Sprzeglo odsrodkowe do jednokierunkowego napedu, zwlaszcza tfolnego kola Przedmiotem wynalazku jest sprzeglo odsrodko¬ we do jednokierunkowego napedu, zwlaszcza wol¬ nego kola.W znanych sprzeglach tego rodzaju, posiadaja¬ cych dwa glówne elementy obracajace sie, jeden w drugim wokól tej samej osi, a mianowicie: wal albo piaste oraz tuleje lub pierscien, stosuje sie, jak wiadomo, miedzy powyzszymi obrotowymi ele¬ mentami plyty oporowe albo kliny mogace ewen¬ tualnie wspóldzialac z klockami zmontowanymi w sposób nastawny.Ta znana zasada w dotychczasowym wykonaniu nie daje we wszystkich przypadkach dobrych wy¬ ników, poniewaz nie uwzglednia w sposób syste¬ matyczny róznych zachodzacych czynników, a zwlaszcza wymaga trudnej i uciazliwej obróbki.Stosownie do wynalazku przyjmuje sie zespole¬ nie elementów w postaci co najmniej plyty opo¬ rowej, podatnej do przesuwu po powierzchni obro¬ towej tulei wspólosiowej do .sprzegla i klocka, osadzonego w sposób obrotowy pomiedzy plyta oporowa i walem z mozliwoscia przesuwu po po¬ wierzchni plaskiej, przynaleznej do plyty oporo¬ wej lub do wyzej wymienionego walu lub do czes¬ ci, zamocowanej sztywno na jednym z tych ele¬ mentów, przy czym os obrotu klocka jest odpo¬ wiednio przesunieta w stosunku do powierzchni osiowej, normalnej do omówionej wyzej powierz¬ chni plaskiej, kazda plyta oporowa jest ponadto polaczona z walem za pomoca sprezyny osadzo- 10 15 sp 15 to nej w sposób zapewniajacy utrzymanie wszystkich czesci w kontakcie w stanie blokowania, nawet jezeli przesuw odbywa sie we wlasciwym kie¬ runku.Tak na przyklad tworzy sie plyte oporowa w postaci preta, mogacego przesuwac sie swoimi dwoma zakonczeniami po powierzchni cylindrycz¬ nej, lub innej tulei, podczas gdy klocek, osadzony obrotowo w plycie oporowej jest na przyklad w postaci scietego walca wedlug plaszczyzny równo¬ leglej do swych tworzacych i moze przesuwac sie po powierzchni plaskiej walu. Ale moze byc rów¬ niez odwrotnie: klocek osadzony obrotowo na wale przesuwa sie po plaskiej powierzchni plyty opo¬ rowej.Ten ostatni uklad jest korzystny albowiem po¬ zwala ulejpiszyc dzialanie klina miedzy plyta opo¬ rowa i plaszczyzna cylindryczna elementu napedo¬ wego. Nadto rózne czesci, klocek i plyta oporo¬ wa sa latwe do mechanicznego wykonania. W szczególnosci otrzymanie lub obróbka plyty oporo¬ wej, której powierzchnie stykaja sie z tuleja na stosunkowo malym odcinku i przez to wymagaja o wiele mniejszej precyzji wykonania niz w przy¬ padku elementu przeznaczonego do styku cala swa zewnetrzna powierzchnia z powierzchnia we¬ wnetrzna wymienionej tulei. Ale wypada w takim razie okreslic potrzebne przesuniecie osi klocka w stosunku do plaszczyzny osiowej, normalnej do plaskiej powierzchni przesuwu, w zaleznosci od 82 432* ft*43* powyzszego. To przesuniecie bedzie, ogólnie bio¬ rac, zbyt male dla zapewnienia jednostronnej blo¬ kady bez poslizgu i opóznienia w kierunku napedu i wystarczajaco duze dla unikniecia wszelkiego oporu (zaklinowania) w kierunku odwrotnym.Wynalazek okresla w szczególnosci sposób obli¬ czenia pozwalajacy latwo wyznaczyc najbardziej korzystna wartosc tego przesuniecia w odpowied¬ nich parametrach, a zwlaszcza wspólczynnikach tarcia miedzy róznymi plaszczyznami.Wynalazek obejmuje poza uwzglednionymi glów¬ nymi ukladami, równiez inne, szczególniej przy¬ datne, o których bedzie mowa ponizej, a zwlasz¬ cza uklad, wedlug którego plyty oporowe zdolne sa do zajecia jednego z dwóch polozen operacyj¬ nych obustronnie symetrycznych do plaszczyzny osiowej, normalnej do plaskiej plaszczyzny przesu¬ wu za pomoca przekladni wahadlowej, co pozwa¬ la -dowolnie realizowac (zastepowac) mechanizm zapadkowy dla jednokierunkowego ruchu nawrot- nego.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia schematycznie sprzeglo o plytach oporowych i klockach samonastawczych w wido¬ ku i przekroju poprzecznym do osi, fig. 2 i— za¬ sady geometrii i ukladu róznych czesci sprzegla wedlug fig. 1, fig. 3 — sprzeglo wedlug wynalaz¬ ku z 3 plytami oporowymi w widoku i czesciowym przekroju poprzecznym do osi sprzegla, fig. 4 — sprzeglo, jak na fig. 3 w czesciowym przekroju osiowym, fig. 5 do 7 — trzy dalsze przyklady wy¬ konania wynalazku, fig. 8 — inny przyklad wy¬ konania sprzegla z rowkami na powierzchni cy¬ lindrycznej i plytach oporowych, zapobiegajacymi tworzeniu sie powloki olejowej, fig. 9 — sprzeglo, jak na fig. 8, w czesciowym przekroju, fig. 10 do 12 — dalsze przyklady wykonania.Na fig. 1 przedstawiono jeden z przykladów mo¬ zliwych . do wykonania przy wykorzystaniu zasady wynalazku. Fig. 1 przedstawia sprzeglo miedzy walem A i pierscieniem wzglednie .tuleja B umo¬ zliwiajace obrót jednego w stosunku do drugiego wokól osi O za pomoca dwóch zespolów elemen¬ tów posrednich wcisnietych miedzy wal i pierscien, przy czym kazdy zespól posiada plyte oporowa P, samonastawny klocek S w postaci walca lub tulei scietej oraz sprezyne R, która zwiera te elementy ze soba.Powierzchnia we"wnejtrzna pierscienia B zawiera czesc G obiegajaca wokól osi O, tworzac droge ciaglego przesuwu, na której opiera sie plyta opo¬ rowa P, majaca ksztalt wysklepionego prejta sty¬ kajacego sie swoimi dwoma koncami poprzez scianki styku DD' i EE' z omówiona wyzej po¬ wierzchnia.Wal A ma dwie symetryczne plaskie powierz¬ chnie C równolegle do osi O. Na obu splaszcze¬ niach walu opiera sie samonastawny klocek S, który z drugiej strony styka sie z plyta oporowa P poprzez odpowiadajaca mu powierzchnie T, ko¬ rzystnie cylindryczna i o profilu kolowym oraz o promieniu t i osi K przesunietej o odleglosc e od osi O lub dokladniej od osi y'y przechodzacej przez O i prostopadlej do plaszczyzny C. Kolista po¬ wierzchnia umozliwia obrót klocka S wokól jego osi K w stosunku do plyty oporowej P. 9 Sprezyna R lub kazde inne urzadzenie dajace sie zastosowac napierajac na plyte P zwiera ja z powierzchnia przesuwu G i z powierzchnia T kloc¬ ka S, a klocek S z plaszczyzna C. W ten sposób powstaje sprzeglo zespalajace wal A i pierscien B, 10 przy czym pierscien moze obracac sie swobodnie w stosunku do walu A, zgodnie ze strzalka F, po¬ konujac tylko opór sprezyn R, natomiast wszelki obrót w kierunku przeciwnym jest niemozliwy, al¬ bowiem kierunek ten jest kierunkiem napedu pier- 15 scienia B przez wal A.Dla ulatwienia wyjasnienia wynalazku omówione zostana przedstawione na fig. 2 stany luku — na¬ pierajacego plyty oporowej P, opierajacego sie w punktach DD, E0, znajdujacych sie na drodze prze- *0 suwu odpowiednio miedzy D, D' i E, E'. Jezeli przez cp nazwiemy kat tarcia plyty oporowej P na drodze przesuwu G, to azeby istnial luk napiera¬ jacy w D0 lufo w E0, trzeba aby sily plyty oporo¬ wej P na drodze przesuwu G tworzyly w tych 25 punktach odpowiednio z promieniami ODQ i OE0 katy mniejsze lub równe katowi Inaczej mówiac trzeba, azeby te sily przecinaly okrag T o srodku O i promieniu g • sin czym g jest promieniem drogi przesuwu G okre¬ gu, który moze byc nazwany okregiem tarcia przy¬ pisanego okregowi G. Albo inaczej suma geome¬ tryczna tych sil luku napierajacego jest sila H stanowiaca wypadkowa naporu wywieranego przez klocek S na plyte oporowa P, która pokrywa sie zreszta z wypadkowa dzialania walu A na klocek S. Azeby powstal luk napierajacy (w punktach D0 lufo E0) wystarczy, aby sila H przecinala od¬ cinek OL w punkcie X, polozonym miedzy O i L 40 (fig. 2), przy czym punkt L jest w przecieciu stycznych okregu T, przechodzacych przez punkty D0 i E0 i wywodzacych sie odpowiednio z promie¬ ni D00 i EaO przez obrót kata strzalki F. 45 Ma upe*wnienia sie, ze ten stan luku napieraja¬ cego bedzie zadowalajacy, trzeba z jednej strony okreslic kierunek dzialania sily H, a z drugiej sprawdzic, czy przechodzi ona rzeczywiscie miedzy punktami O i L. 50 Pozycja sily H wynika ze stanów równowagi klocka S, który znajduje sie na granicy przesuwu po plaszczyznie C jak tez w swoim miejscu kolis¬ tym T plyty oporowej P. Jezeli przez ty okreslimy kat tarcia tych dwóch plaszczyzn styku, przyjmu- 55 jac dla uproszczenia, ze jest on jednakowy na oby¬ dwu plaszczyznach, to widzimy, ze kierunek sily H jest pochylony pod katem ty w kierunku strzal¬ ki F w stosunku do normalnej plaszczyzny C i ze jest styczny do okregu tarcia przypisanemu okre- 60 gowi T, o srodku K i promieniu t • sin ty, przy czym t jest promieniem okregu T. W konsekwencji wypadkowa H przechodzi przez wierzcholek I okre¬ gu T, wyznaczajac w ten sposób punkt okregu T, w którym promien jest prostopadly do plaszczyzny 65 C i co wiecej, tworzy k0 ty z tym promieniem.82 482 Odleglosc d od osi O, t.zn. ramie dzwigni ma wartosc: d = e • cos ty + i • sinty, (1) gdzie e i i przedstawiaja wspólrzedne punktu I (fig. 2), przy czym e oznacza przesuniecie punktu K srodka klocka w stosunku do plaszczyzny osio¬ wej prostopadlej do plaszczyzny C, natomiast I = k + t — wysokosc wierzcholka I klocka S — w stosunku do plaszczyzny osiowej równoleglej do plaszczyzny C (przy czym k jest równiez algebra¬ iczna rzedna srodka K klocka S). Rozpatrujac trój¬ kat Eo OL, latwo wykazac, ze stad OL • sin 0 = OE sin sin cp l=g' skip (2) gdzie 1 oznacza dlugosc OL, g — promien okregu G, i p — kat zawarty miedzy e0o a kierunkiem OX plaszczyzny C (fig. 2). Latwo równJiez wyka¬ zac, ze prosta OL jest nachylona o kat cp do kie¬ runku OX. Dlugosc 1 okreslona formula (2) przed¬ stawia maksymalna wartosc ramienia dzwigni, któ¬ rym sila H moze Wprawic w ruch obrotowy pier¬ scien B, w przypadku granicznym, kiedy dzialanie wspomnianej sily H bedzie prostopadle w punkcie L do prostej OL. Jezeli polozenia wypadkowej H i punktu L zostaly tak scisle oznaczone, to latwo sprawdzic, czy uklad luku oporowego jest zadowa¬ lajacy, to znaczy czy prosta IH przechodzi miedzy punktami O i L. Na przyklad, jezeli t|)=cp, to jest w przypadku jezeli Wszystkie czesci sprzegla, przedstawionego na fig. 1 sa wykonane z tego sa¬ mego materialu i o tym samym stanie powierzch¬ ni, to IH jest prostopadle do OL i jej odleglosc w punkcie O jest: d' = OX = e • cos cp + I • sin cp (3) W tym przypadku polozenie luku oporowego przedstawia sie: sincp d = e • cos cp + i • sin cp < g sin P <4) (przy czym d' jest tu jeszcze ramieniem dzwigni, ma którym dziala sila H), co znaczy, ze uklad luku oporowego jest zadowalajacy. Dla calkowitego sprawdzenia prawidlowosci funkcjonowania sprze¬ gla potrzeba, aby odblokowanie przebiegalo bez zaklinowania z chwila, gdy ruch rozpocznie sie we wlasciwym kierunku. Pierwszym warunkiem dla osiagniecia tego jest, aby promien Ol tworzyl z prosta IK kat wiekszy od kata tarcia to znaczy: i tg cp albo e • cos ty i • sin ty (5) Wymogiem drugiego warunku jest, aby plyta oporowa P odciazona w punkcie I odblokowala sie bez zaklinowania ze swych podpór w DQ i E0 i w tym celu wystarczy aby: P (6) Te trzy warunki, wedlug wyzej podanych formul 4, 5, 6, pozwola specjaliscie bez trudnosci okreslic rysunek sprzegla wedlug wynalazku i bedzie mu latwo dostosowac te zasady do przypadków bar¬ dziej skomlplikowanych (przypadek plaszczyzny dwustozkoWej z fig. 4, gdzie ty < cp a klocek otaa- s ca isie w wale A itjp).Azeby zachowac zafcas bezpieczenstwa, bedzie on rozwazal dwie -rózne wartosci, a mianowicie: <£PEOx w miejsce <£E0Ox w formule luku opo¬ rowego (4) i <£E'Ox w miejsce <£E0Ox w drugiej io formule o niezaMinowaniu (6).Przyklad liczbowy dla sprzegla przedstawione¬ go na fig. 1 wystarczy dla wykazania zgodnosci trzech warunków, które zostaly przedstawione: promien g piasty G »— 50 mm wspólczynnik tarcia — tg cp =» tg ty = 0;16 cp = 9° sin cp = 0,156, cos E00x = p-92° sinp-»0,5S M e = 8 mm i = 30 mm (t = 20 mm, k = 10 mm) Warunek luku oporowego (4) przedstawia sie: OX = d = 8 X 0,988 + 30 X 0,156 < 50 ^?- 0,5& 25 to jest — 12,7 < 14,7 (ramie dzwigni d wynosi zatem 12,7 mm).Pierwszy warunek o niezaklinowaniu przedsta¬ wia sie nastejpujaco: 8 X 0,988 30 X 0456 M »to jest 8 4,7 a drugi 32° 9°, co potwierdza zgodnosc trzech wyzej sformulowanych warunków.Powyzsze zostalo podane oczywiscie tytulem przykladu. Technik bedzie mial moznosc w kaz¬ dym przyipadku w zaleznosci od wspólczynników tarcia okreslic na drodze obliczen lub doswiad¬ czalnie najwlasciwsze wielkosci szczególnie dla wspólrzednych e i i charakteryzujace punkt I.Z wyjaisnien poprzedzajacych wynika jasno, ze 40 bedzie tym bardziej latwo przestrzegac warunków funkcjonowania wolnych kól wedlug wynalazku, o ile z jednej strony wspólczynniki tarcia ty kloc¬ ka S o powierzchnie C i plyte oporowa P beda mniejsze i o ile z drugiej strony wspólczynnik tar- *8 cia cp plyty oporowej o plaszczyzne przesuwu O bedzie wiekszy. Korzystne jest zwlaszcza przewi¬ dziec cp : ty w wysokosci co najmniej 15 :10.W tym celu bedzie mozna na przyklad wykonac klocki z brazu, stopu lozyskowego albo z tworzyw 50 plastycznych jak teflon albo delrin. Mozna bedzie równiez zmniejszyc wspólczynnik tarcia ty przez zastosowanie wykladziny albo przez odpowiednia obróbke powierzchni, jak na przyklad sulfinizacje.Wspomniane klocki moga byc takze ze stali Jak 55 inne czesci wolnego kola, jednak musza byc od¬ powiednio sulfinizowane. Plyty oporowe moga byc ewentualnie z zeliwa. Powierzchnie przesuwu wspomnianych plyt oporowych moga byc wylozo¬ ne materialami o wysokim wspólczynniku tarcia, 80 na przyklad uzywanymi w wyposazeniu hamulców.Mozna równiez zastosowac do tych powierzchni profil dwu- albo wielostoikowy wskazany na fig. 4, który przedstawia w przekroju osiowym wolne kolo o trzech plytach oporowych, których widok z w przodu przedstawia fig. 3, co prowadzi do uzyska-7 Si 4*3 8 nla wspólczynnika tarcia cia -odpowiadajacego powierzchniom cylindrycz¬ nym (fig. 1 12).W przypadku, gdy dwie strefy stykowe sa mie¬ dzy plytami oporowymi i powierzchnia przesuwu G, mozna takze powiekszyc kat D0 OEo (fig. 5) miedzy wyzej wymienionymi strefami stykowymi, zachowujac jednak warunek niezatóinowania (wa¬ runek 6), to znaczy P Wszystkie te uklady zastosowane razem albo osobno pozwalaja konstruowac bardzo solidne wol¬ ne kola, powiekszyc rozporzadzalna przestrzen dla wydrazenia M walu A (fig. 3), jesli na przyklad zastosowane sa trzy zespoly plyt oporowych — klocków i powiekszajac w ten sposób ramiona dzwigni, tak ze d =» OX (fig. 2).Dobrze jest jednak wdac pod uwage, azeby utrzymac czesci w bezposrednim styku za pomoca elementów sprezystych, takich jak sprezyna R, przez co plyty oporowe sa zawsze gotowe do dzia¬ lania. Rozwiazanie na fig. 3, w którym sprezyna R jest ustawiona w ten sposób aby wykonac dziala¬ nie poprzeczne do plyty oporowej P i do walu A moze bys w pewnych przypadkach niewystarcza¬ jace. Mozna temu zaradzic, umieszczajac sprezyny R stycznie, jak to pokazano na fig. 6 i 7 lub jak to pokazano na fig. 6, mozna zastosowac równiez sprezyny ciagnace Tr, same lub w polaczeniu ze sprezynami naciskajacymi R.Mozna ponadto zastosowac elementy odporowe & na fig. 7 i 8 celem ograniczenia amplitudy cofa¬ nia na skutek inercji plyt oporowych P w przy¬ padku, kiedy wal A jest podatny na powazne przyspieszenia katowe we wlasciwym kierunku (przeciwnym do strzalki F).(Moze równiez byc interesujace, jak to przed¬ stawia fig. 8, uzupelniona fig. 9, która wskazuje: przekrój osiowy czesciowy pierscienia B, zasto¬ sowanie rowków osiowych 1 na powierzchni tar¬ cia . pfyt oporowych i rowków, styt^nycfc 2 na drodze przesuwu pierscienia B, dajace skrzyzo¬ wanie tych rowków, dzielace powierzchnie sty¬ kowa na kratownice kostkowa, co zapobiega po¬ wstawaniu powloki olejowej miedzy plyta oporo¬ wa a pierscieniem.W tym samym celu moga byc przedsiewziete inne srodki.Fig. 10 wskazuje, ze wolne kola moga byc tak¬ ze wykonywane z klockami 8 obracajacymi sie w wale A i z plytami oporowymi przesuwajacy¬ mi sie po nich. Fig. 11 uwidacznia mozliwosc wy¬ korzystania zasady wynikajacej z fig. 10 z kloc¬ kiem obracajacym sie w wale A, lecz z jednym tylko zespolem plyta oporowa — klocek. W tym przypadku wykonania, wal A jest ma przyklad wyzlobiony 1 wygladzony dla osadzenia plyty opo¬ rowej P i klocka S z pozostawieniem luzu wy¬ starczajacego dla wychylów plyty oporowej P.Unie przerywane przypominaja zasady konstruk¬ cji przedstawione na fig. 2 i maja te same ozna¬ czenia. Ale tu sila H jest równowazona przez sile H' równa i przeciwnie skierowana styczna do okregu tarcia T. Przeciecie J' sily H' i okregu G ustala punkt oparcia walu A na pierscieniu B w pozycji napedowej. Przy wylaczaniu ten punkt J' jest srodkiem chwilowym ruchu obrotowego A w odniesieniu do B i latwo stwierdzic, ze kat, który tworza U' i KI jest o wiele wiekszy w stosunku do kata tarcia, co pozwala na odblokowanie, po¬ czawszy od punktu I, bez zaklinowania. Linia Dl! nie przecina okregu tarcia T, ale wielkie roz¬ warcie kata D* OK uzasadnia uzupelnienie spre¬ zyny naciskajacej R dodatkowo sprezyna ciagna¬ ca Tr, aby zabezpieczyc naped plyty oporowej P w poczatkowym momencie obrotu walu A lub obrót w kierunku przeciwnym do napedu.Fig. 12 objasnia bardzo schematycznie zasade wedlug wynalazku wolnego kola odwracalnego, to znaczy którego kierunek blokowania mozna dowolnie zmieniac.Plyty oprowe P i ich klocki S podatne sa do zajmowania w stosunku do walu jednej z dwóch pozycji symetrycznych w stosunku do osi y*, y przechodzacej przez O i prostopadlej do powierzch¬ ni przesuwu walu A i sa podtrzymywane spre^ zyscie w jednym lub drugim z tych polozen za pomoca przekladni wahadlowej, nie przedstawio¬ nej na rysunku. Mozna w ten sposób dowolnie zmieniac kierunek napedu F (F albo — F).W ten sposób, w kazdym przykladzie wykona¬ nia, mozna realizowac uklady sprzegla jednokie¬ runkowego napedu, których dzialanie dostatecz¬ nie odbiega od dotychczas znanych, przesadzajac nowosc wynalazku i które przedstawiaja w sto* sunku do nich liczne korzysci, a zwlaszcza: za¬ wieraja tylko elementy bardzo proste, latwe do wykonania, co dotyczy zwlaszcza plyty oporowej P w ksztalcie preta oporowego o latwym mon¬ tazu, oraz sa dobrej jakosci; dotyczy to poslizgu w kierunku napedu i zaklinowania przy odbloko¬ waniu.Powyzej wykazano, ze mozliwe jest okreslenie idealnego funkcjonowania poprzez obliczenie róz¬ nych wymiarów, w szczególnosci wielkosci e i 1 w zaleznosci od wspólczynników tarcia.Z omawianego wynalazku jak tez z poprzedza¬ jacych go wynika, ze nie dotyczy on tylko sposo¬ bów zastosowania i realizacji, które zostaly bar¬ dziej szczególowo przedstawione, lecz przeciwnie, ze obejmuje on wszystkie warianty rozwiazania. PL PL