RU2097619C1

RU2097619C1 - Friction clutch

Info

Publication number: RU2097619C1
Application number: RU93017445A
Authority: RU
Inventors: А.В. Балай; Е.Р. Маламед
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "ЛОМО"
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: instrumentation; multiple automatic arresting and releasing of movable members. SUBSTANCE: movable clutch member 1 and fixed clutch member 2 are pressed to each other axially by means of resilient member 7 with possibility of adjustment of compression force. Cams with triangular asymmetrical profile are made on end face surface of clutch member 1. Inserts 5 loaded by spring 6 are installed in clutch member 2 for engagement with cams. Bevel angle of inserts is smaller than that of cams. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для многократного автоматического арретирования и разарретирования подвижных элементов конструкции. The invention relates to the field of instrumentation and can be used for multiple automatic locking and snapping of movable structural elements.

Для арретирования подвижных элементов конструкции традиционно используются ручные методы жесткой фиксации, применяются также гибкие упругие элементы, однако они не позволяют создавать значительных усилий арретирования при малых значениях прогиба. Арретирование подвижных элементов может быть также осуществлено с помощью муфт. Manual rigid fixation methods are traditionally used for arresting movable structural elements; flexible elastic elements are also used, however, they do not allow creating significant locking forces at low deflection values. The locking of movable elements can also be carried out using couplings.

Известна фрикционная дисковая муфта, содержащая подвижную и неподвижную в осевом направлении полумуфты, поджатые друг к другу посредством упругого элемента с возможностью регулировки усилия сжатия. Чем больше сила сжатия упругого элемента, например пружины, тем больше сила трения между взаимодействующими поверхностями и тем больше крутящий момент, передаваемый муфтой. Known friction disk clutch containing movable and stationary in the axial direction of the coupling, pressed against each other by means of an elastic element with the ability to adjust the compression force. The greater the compressive force of an elastic element, such as a spring, the greater the friction force between the interacting surfaces and the greater the torque transmitted by the clutch.

Однако при разарретировании подвижного элемента (особенно после длительного нахождения его в заарретированном состоянии) реверсивная подача момента фрикционной дисковой муфтой не может быть осуществлена, так как момент трения покоя превышает момент трения движения. Поэтому момент, передаваемый муфтой от двигателя на ведомый вал, будет недостаточен для разарретирования. However, when the movable element is uncaged (especially after it has been in the caged state for a long time), the reverse feed of the moment by the friction disk clutch cannot be carried out, since the rest friction moment exceeds the moment of friction of motion. Therefore, the moment transmitted by the clutch from the engine to the driven shaft will not be sufficient for sizing.

Задачей изобретения является обеспечение передачи муфтой различного момента при вращении в противоположные стороны, что дает возможность многократного автоматического арретирования и разарретирования подвижных элементов конструкции. The objective of the invention is to ensure that the clutch transmits a different moment when rotating in opposite directions, which makes it possible to repeatedly automatically arrest and uncare movable structural elements.

Указанная задача достигается тем, что во фрикционной муфте, содержащей подвижную и неподвижную в осевом направлении полумуфты, поджатые друг к другу посредством упругого элемента с возможностью регулировки усилия сжатия, вкладыши со скосами на торцах, на торцевой рабочей поверхности одной из полумуфт выполнены кулачки с треугольным несимметричным профилем, равномерно расположенные по окружности. В другой полумуфте выполнены сквозные прямоугольные пазы, в каждом из которых установлен подпружиненный вкладыш, имеющий возможность перемещения параллельно оси этой полумуфты и взаимодействующий с кулачками другой полумуфты. Вкладыш выполнен с углом скоса, меньшим угла профиля кулачка. This problem is achieved by the fact that in the friction clutch containing half-couplings that are movable and stationary in the axial direction, pressed against each other by means of an elastic element with the possibility of adjusting the compression force, bushings with bevels at the ends, cams with asymmetrical triangles are made on the end working surface of one of the half couplings profile evenly spaced around the circumference. In the other half-coupling, through rectangular grooves are made, in each of which a spring-loaded insert is installed, which can move parallel to the axis of this half-coupling and interacting with the cams of the other half-coupling. The liner is made with a bevel angle smaller than the angle of the cam profile.

С помощью фрикционно взаимодействующих рабочих поверхностей подвижной в осевом направлении (ведущей) и неподвижной (ведомой) полумуфт осуществляется прямая передача момента от двигателя. При передаче момента, превышающего расчетный, рабочая поверхность подвижной (ведущей) полумуфты проскальзывает по рабочей поверхности неподвижной (ведомой) полумуфты. Это происходит при арретировании подвижного элемента конструкции. Для разарретирования необходимо обеспечить при реверсивном вращении передачу полного момента двигателя. Это достигается взаимодействием боковой (не имеющей скоса) поверхности вкладыша с рабочей стороной кулачка. В этом случае обе полумуфты работают как жесткий вал и передают полный момент двигателя. By means of frictionally interacting working surfaces of the axially movable (leading) and fixed (driven) coupling halves, direct torque transmission from the engine is carried out. When transmitting a moment exceeding the calculated one, the working surface of the movable (leading) coupling half slides along the working surface of the stationary (driven) coupling half. This occurs when locking the movable structural member. For sizing, it is necessary to ensure the full torque of the engine during reverse rotation. This is achieved by the interaction of the side (without bevel) surface of the liner with the working side of the cam. In this case, both coupling halves act as a rigid shaft and transmit the full moment of the engine.

На фиг. 1 представлена фрикционная муфта, общий вид; на фиг. 2 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 вид В на фиг. 1; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 профиль кулачка; на фиг. 6 вкладыш. In FIG. 1 shows a friction clutch, General view; in FIG. 2 section BB in FIG. one; in FIG. 3, view B in FIG. one; in FIG. 4, section AA in FIG. one; in FIG. 5 cam profile; in FIG. 6 liner.

Муфта (фиг. 1) состоит из подвижной в осевом направлении ведущей полумуфты 1 и неподвижной в осевом направлении ведомой полумуфты 2. Ведущая полумуфта 1 представляет собой зубчатое колесо, кинематически связанное с двигателем (на фиг. 1 показан условно). На рабочей торцевой поверхности ведущей полумуфты 1 выполнены равномерно расположенные по окружностям кулачки 3 с треугольным несимметричным профилем. Ведомая полумуфта 2, неподвижно установленная на ведомом валу 4, представляет собой втулку, имеющую ступицу и фланец в виде диска с двумя симметрично расположенными сквозными прямоугольными пазами, в каждом из которых по скользящей посадке установлен вкладыш 5. На нерабочей поверхности фланца полумуфты 2 закреплены плоские пружины 6, поджимающие вкладыши 5 к кулачкам 3 ведущей полумуфты 1. Ведомая полумуфта 2 имеет цилиндрическую часть (ступицу), на конце которой выполнена резьба. По наружному диаметру гладкого цилиндрического участка полумуфты 2 по посадке скольжения установлена ведущая полумуфта 1. На цилиндрической части ведомой полумуфты 2 установлена пружина сжатия 7, один конец которой упирается в тыльную (нерабочую) поверхность ведущей полумуфты 1, а другой в торец гайки 8, установленной на резьбовом участке ступицы ведомой полумуфты 2. The coupling (Fig. 1) consists of an axially movable drive coupling half 1 and a driven axial coupling which is stationary in the axial direction 2. The drive coupling 1 is a gear wheel kinematically connected to the engine (Fig. 1 is shown conditionally). On the working end surface of the driving coupling half 1, cams 3 are arranged uniformly spaced around the circumferences with a triangular asymmetric profile. The driven coupling half 2, which is fixedly mounted on the driven shaft 4, is a sleeve having a hub and a flange in the form of a disk with two symmetrically located through rectangular grooves, in each of which an insert 5 is mounted on a sliding fit. Flat springs are fixed on the idle surface of the flange of the coupling half 2 6, pressing the bushings 5 to the cams 3 of the leading coupling half 1. The driven coupling half 2 has a cylindrical part (hub), at the end of which a thread is made. A leading coupling half 1 is installed on the outer diameter of a smooth cylindrical section of the coupling half 2 along the sliding fit. On the cylindrical part of the driven coupling half 2, a compression spring 7 is installed, one end of which abuts against the back (non-working) surface of the driving coupling half 1, and the other against the end of the nut 8 mounted on the threaded section of the hub of the driven coupling half 2.

На фиг. 5 показан профиль кулачков. Угол рабочей стороны профиля кулачка обозначен β_p, угол обратной стороны профиля кулачка β_o, полный угол профиля кулачка β, причем угол b равен сумме углов b_o и β_p.In FIG. 5 shows a cam profile. The angle of the working side of the cam profile is indicated by β _p , the angle of the reverse side of the cam profile is β _o , the total angle of the cam profile is β, and the angle b is the sum of the angles b _o and β _p .

На фиг. 6 изображен вкладыш 5, где α угол скоса вкладыша. Вкладыш представляет собой пруток прямоугольного сечения. Торец вкладыша, взаимодействующий с кулачками, выполнен со скосом, причем величина угла скоса a меньше величины угла b_o кулачка. Оптимальным является вариант, когда угол рабочей стороны профиля кулачка β_p равен 0^o.In FIG. 6 shows the insert 5, where α is the bevel angle of the insert. The insert is a bar of rectangular cross section. The end face of the liner interacting with the cams is made with a bevel, and the value of the angle of the bevel a is less than the value of the angle b _{o of the} cam. The best option is when the angle of the working side of the cam profile β _p is 0 ^o .

В приведенном примере на торцевой поверхности полумуфты выполнено 12 кулачков, угол β_o кулачка, равный полному углу профиля β, выполнен равным 75^o. Угол скоса вкладыша a выполнен равным 70^o.In the above example, 12 cams are made on the end surface of the coupling half, the cam angle β _o equal to the full profile angle β is 75 ^o . The angle of inclination of the liner a is made equal to 70 ^o .

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При пуске двигателя вращение передается на ведущую полумуфту 1, которая представляет собой зубчатое колесо. Ведущая полумуфта 1 передает вращение на ведомую полумуфту 2. Прижатие фрикционно взаимодействующих друг с другом рабочих поверхностей ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт в кольцевой зоне В контакта полумуфт создается пружиной 7. Изменением положения гайки 8 регулируется усилие сжатия пружины 7, которое определяет усилие прижатия рабочих поверхностей полумуфт, а следовательно, и величину передаваемого муфтой вращающего момента. При передаче момента, превышающего расчетный, полумуфта 1 начинает проскальзывать по поверхности контакта полумуфты 2, при этом не передавая вращение и, тем самым, отключая ведомый вал 4. В этом случае при вращении полумуфты 1 по стрелке К (фиг. 4) вкладыш 5, имея возможность свободного перемещения параллельно оси полумуфты 2, скользит своим скосом по наклонной стороне кулачка, выходя из впадины между двумя соседними кулачками. Плоская пружина 6 создает усилие прижима вкладыша 5 к кулачкам 3 полумуфты 1, в результате чего вкладыш 5, выйдя из одной впадины между кулачками 3, западает в следующую и т.д. Таким образом происходит арретирование элементов, соединенных с ведомым валом. When the engine is started, rotation is transmitted to the driving coupling half 1, which is a gear wheel. The leading coupling half 1 transmits rotation to the driven coupling half 2. The compression of the friction-interacting working surfaces of the drive 1 and the driven 2 coupling halves in the annular zone In the coupling, the coupling is created by the spring 7. By changing the position of the nut 8, the compression force of the spring 7 is regulated, which determines the compressive force of the working surfaces coupling half, and therefore the magnitude of the torque transmitted by the coupling. When transmitting a moment exceeding the calculated one, the coupling 1 begins to slip along the contact surface of the coupling 2, while not transmitting rotation and, thereby, turning off the driven shaft 4. In this case, when the coupling coupling 1 is rotated in the direction of arrow K (Fig. 4), insert 5, having the possibility of free movement parallel to the axis of the coupling half 2, slides with its bevel on the inclined side of the cam, leaving the cavity between two adjacent cams. The flat spring 6 creates a clamping force of the liner 5 to the cams 3 of the coupling half 1, as a result of which the liner 5, coming out of one cavity between the cams 3, falls into the next, etc. Thus, the arresting of elements connected to the driven shaft.

Для разарретирования подвижных элементов конструкции, соединенных с ведомым валом, необходимо создавать момент, передаваемый муфтой, больший, чем при арретировании, и противоположный по знаку. Разарретирование проводится реверсированием электродвигателя. При этом полумуфта 1 вращается по стрелке L (фиг. 4). Каждый из вкладышей 5 западает между двумя соседними кулачками 3, упираясь своей боковой поверхностью в рабочую поверхность кулачка 3, после чего вкладыш 5 не имеет возможности выйти из зацепления с кулачком 3. После чего полумуфты 1 и 2 работают как единое целое, передавая полный крутящий момент от двигателя к ведомому валу 4. Таким образом происходит разарретирование подвижных элементов конструкции. For sizing of movable structural elements connected to the driven shaft, it is necessary to create a moment transmitted by the clutch, greater than when arresting, and opposite in sign. Sizing is carried out by reversing the electric motor. In this case, the coupling half 1 rotates along the arrow L (Fig. 4). Each of the liners 5 sits between two adjacent cams 3, abutting its lateral surface against the working surface of the cam 3, after which the liner 5 is not able to disengage from the cam 3. After that, the coupling halves 1 and 2 work as a unit, transmitting full torque from the engine to the driven shaft 4. Thus, the sizing of the moving structural members occurs.

Предлагаемая фрикционная муфта обеспечивает возможность многократного автоматического арретирования и разарретирования подвижных элементов конструкции, причем при разарретировании может быть передан момент значительно больший, чем при арретировании. Предлагаемое техническое решение может найти применение при арретировании вторичного зеркала космического телескопа, работающего на его орбите. The proposed friction clutch provides the possibility of multiple automatic locking and snapping of movable structural elements, and when sizing can be transmitted moment is much greater than when locking. The proposed technical solution can find application in arresting the secondary mirror of a space telescope operating in its orbit.

Claims

1. Friction clutch containing half-couplings mounted on the shaft movable and stationary in the axial direction, pressed one against the other by means of an elastic element with the possibility of controlling the compression force, characterized in that inserts with bevels at the ends are inserted into it, on the end surface of one of the half couplings evenly spaced cams with a triangular asymmetric profile, and through the other half-coupling, through rectangular grooves are made, and the liners are installed in the grooves of this half-coupling with the possibility of eremescheniya parallel to its axis and the cams are biased to the other coupling half, and the chamfer angle liner is made smaller than the angle of cam profile.

2. The clutch according to claim 1, characterized in that the angle of one side of the cam profile is zero degrees.

3. The coupling according to claim 1, characterized in that the movable coupling half is made with a ring gear.