RU2437008C1

RU2437008C1 - Overrunning clutch (versions)

Info

Publication number: RU2437008C1
Application number: RU2010128886/11A
Authority: RU
Inventors: Борис Георгиевич Хохряков (RU); Борис Георгиевич Хохряков; Сергей Иванович Бакалов (RU); Сергей Иванович Бакалов; Виктор Васильевич Васильев (RU); Виктор Васильевич Васильев; Елена Даниловна Писанко (RU); Елена Даниловна Писанко; Геннадий Николаевич Селезнев (RU); Геннадий Николаевич Селезнев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью НПО "Сибирский Машиностроитель"
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2011-12-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: overrunning clutch consists of framework wherein there are installed rotating hub, driving fork and rolling elements. The hub and framework have radial slots with inclined side surfaces positioned opposite to each other. The rolling elements are arranged in radial windows of the driving fork opposite these slots. Depth of the hub slot is less, than depth of the framework slot, while diametre of rolling elements does not exceed summary value of height of the radial window of the driving fork and depth of the framework slot. According to another version of the overrunning clutch depth of the framework slot is less, than depth of the hub slot, while diametre of rolling elements does not exceed summary value of height of the radial window of the driving fork and depth of the hub slot.

EFFECT: increased reliability of overrunning clutch due to elimination of mutual slip of driving and driven links.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах и машинах.The invention relates to mechanical engineering and can be used in mechanisms and machines.

Известна обгонная муфта (описание к патенту РФ №2029148 МПК⁶F16D 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.Known overrunning clutch (description of the patent of the Russian Federation No. 2029148 IPC ⁶ F16D 41/06, publ. 02.20.1995), containing the leading and driven coaxially located half-couplings and jamming bodies, at the inverted ends of the half-couplings made curved grooves of a semicircular profile in cross section, the groove on the driven half-coupling of the annular shape is concentric with the axis of the coupling, on the leading half-coupling of the groove in the form of curved grooves located with eccentricity relative to the axis of the coupling, and the wedging bodies are placed in the combined grooves of the half , Wherein between the coupling halves is arranged to move and then fixing separator with slots aligned with seating arrangement of balls in the grooves of the coupling halves.

Недостатком этого устройства является необходимость вручную переводить сепаратор в одно из крайних положений при смене направления вращения.The disadvantage of this device is the need to manually move the separator to one of the extreme positions when changing the direction of rotation.

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.The closest technical solution, selected as a prototype, is an overrunning clutch (V. Anuryev, Mechanical Engineering Designer Handbook, Volume 2, Edition 8. Moscow, Engineering 2001, p. 366, Fig. 4), containing the clip installed in with a rotatable hub, a leash fork and rollers, and the hub has grooves in the form of a wedge gap.

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.The disadvantage of this device is the low reliability, due to the possibility of mutual slipping of the leading and driven links, because mutual communication is provided due to the friction of the rollers rolled into the wedge slots. In this case, large contact stresses occur, destroying the contact points on the clip and the hub.

Кроме того, при моменте сопротивления вращению поводковой вилки меньшем, чем у обоймы и ступицы, обгонная муфта не работает.In addition, when the moment of resistance to rotation of the driving fork is less than that of the clip and hub, the overrunning clutch does not work.

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.The main task, the solution of which the claimed technical solution is directed, is to create a reliable overrunning clutch by eliminating the mutual slipping of the driving and driven links, which ensures guaranteed operation of the overrunning clutch.

Техническим результатом является повышение надежности работы обгонной муфты.The technical result is to increase the reliability of the overrunning clutch.

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.The task in the first embodiment is achieved by the fact that in an overrunning clutch containing a cage, with a hub mounted on it, rotatable forks and rolling elements, the hub and cage have radial grooves with inclined lateral surfaces, located opposite each other, and in radial opposite the grooves of the driver’s fork windows are placed rolling bodies, while the depth of the groove of the hub is less than the depth of the groove of the holder, and the diameter of the rolling bodies does not exceed the total height of the radial window of the driver’s fork and the depth of the groove clips.

Оптимально, чтобы на поводковой вилке был установлен тормозной элемент.It is optimal for the brake element to be installed on the towing fork.

Целесообразно в обойме, напротив пазов, размещать магниты.It is advisable to place magnets in the holder, opposite the grooves.

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.The task in the second embodiment is achieved by the fact that in the overrunning clutch containing a cage with a hub mounted thereto, a pulling fork and rolling bodies, the hub and cage have radial grooves with inclined lateral surfaces located opposite each other, and in radial opposite the grooves of the driver’s fork windows are placed rolling bodies, while the depth of the holder groove is less than the depth of the hub groove, and the diameter of the rolling bodies does not exceed the total height of the radial window of the driver’s fork and the depth and the hub.

Целесообразно в ступице, напротив пазов, размещать магниты.It is advisable to place magnets in the hub, opposite the grooves.

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.In the known overrunning clutches, when large torques are applied to the yoke or the yoke, they slip together and the rigid kinematic connection is broken. In addition, in the absence of a load on the hub (a small moment of resistance to rotation), the rollers do not jam in the wedge gap, and the overrunning clutch stops working.

Предлагаемая обгонная муфта обладает следующими преимуществами.The proposed overrunning clutch has the following advantages.

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.The mutual arrangement and geometric dimensions of the cage, hub, drive fork and rolling elements provide for overtaking movement of the drive link, and also exclude their mutual slipping, providing their rigid kinematic connection when rotating from the side of the driven link.

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.The brake element on the drive fork provides an idle moment of resistance to rotation of the drive fork greater than that of the hub and cage, due to which the correct interaction and movement of its elements is ensured, and guaranteed operation of the overrunning clutch is achieved.

Совокупность этих преимуществ исключает взаимное проскальзывание ведущего и ведомого звеньев и обеспечивает гарантированную работу обгонной муфты.The combination of these advantages eliminates the mutual slipping of the driving and driven links and ensures guaranteed operation of the overrunning clutch.

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.The combination of technical solutions related to the variants of the proposed freewheel is due to the fact that they have one purpose and provide the same technical result - improving the reliability of the freewheel.

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.Figure 1 shows the first variant of the proposed freewheel, figure 2 - its cross section, figure 3 shows the second variant of the proposed freewheel, figure 4 - its cross section.

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.The overrunning clutch (Fig. 1) in the first embodiment contains a hub 1, on which a driving fork 2 is mounted coaxially with rotation, in the radial windows 3 (Fig. 2) of which rolling bodies 4 (balls or rollers) are placed. A clip 5 is coaxially mounted on the lead fork 2.

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.In the ferrule 5 and the hub 1 opposite each other, grooves 6 and 7 are made, respectively, with inclined side surfaces. The depth of the groove 7 of the hub 1 is less than the depth of the groove 6 of the cage 5. The diameter of the rolling bodies 4 does not exceed the total height of the radial window 3 of the drive fork 2 and the depth of the groove 6 of the cage 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.A brake element 8, for example a protective lip seal, is fixedly attached to the driving fork 2 (FIG. 1). In the clip 5, opposite the grooves 6 can be installed magnets 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.The freewheel clutch (Fig. 3) in the second embodiment comprises a hub 1, on which a driving fork 2 is mounted coaxially with rotation, in the radial windows 3 of which rolling bodies 4 are placed (balls or rollers). A clip 5 is coaxially mounted on the lead fork 2.

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.In the ferrule 5 and the hub 1 opposite each other, grooves 6 and 7 are made, respectively, with inclined side surfaces. The depth of the groove 6 of the cage 5 is less than the depth of the groove 7 of the hub 1. The diameter of the rolling bodies 4 does not exceed the total height of the radial window 3 of the driving fork 2 and the depth of the groove 7 of the hub 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.A brake element 8, for example a protective lip seal, is fixedly attached to the driving fork 2 (FIG. 4). In the hub 1 opposite the grooves 7 can be installed magnets 9.

Обгонная муфта по первому варианту работает следующим образом.The overrunning clutch according to the first embodiment works as follows.

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.In the static state of the rolling body 4 are located in the grooves 7 of the hub 1. When the hub 1 is rotated in any direction, the inclined surfaces of the grooves 7 begin to squeeze the rolling bodies 4 along the radial windows 3 of the driving fork 2, due to its greater moment of resistance to rotation than the hub 1 This moment is provided by the brake element 8. The rolling bodies 4 fall into the grooves 6 of the cage 5 and completely exit the grooves 7, freeing the hub 1 and providing it with free rotation. When the rotation is transmitted from the cage 5 to the hub 1 in any direction, the inclined surfaces of the grooves 6 squeeze the rolling bodies 4 along the radial windows 3 of the driving fork 2 into the grooves 7 until their bottom touches. However, the diameter of the rolling bodies 4 does not exceed the total height of the radial window 3 of the yoke 2 and the depth of the groove 6 of the yoke, so that the yoke 5, yoke 2 and the hub 1 are jammed together. As a result, the rotation from the yoke 5 is transmitted to the hub 1 without mutual slipping . If necessary, the free rotation of the hub 1 relative to the holder 5, the process is repeated.

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.When overrunning the clutch, i.e. with the rapid rotation of the hub 1, part of the rolling bodies 4 can fall under its own weight along the radial windows 3 and then fall into the grooves 7. In this case, a torque will be transmitted briefly to the clip 5, which will crank it. With further rotation, the side surfaces of the grooves 7 will be pushed out of the rolling body 4, and the transmission of torque and rotation of the cage 5 will stop. However, the rolling bodies 4 under their own weight will again fall, and the process will be repeated. To eliminate this phenomenon, magnets 9 are installed on the clip 5 opposite the grooves 6. These magnets 9, due to magnetic forces, constantly attract the rolling bodies 4 to the bottom of the grooves 6 and do not allow them to fall under their own weight. Due to this, a short-term cyclic rotation of the holder 5 is excluded.

Обгонная муфта по второму варианту работает следующим образом.The freewheel in the second embodiment operates as follows.

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.In the static state of the rolling body 4 are located in the grooves 6 of the yoke 5. When the yoke 5 is rotated in any direction, the inclined surfaces of the grooves 6 begin to squeeze the rolling body 4 radially through the windows 3 of the yoke 2, due to its greater moment of rotation resistance than the hub 1 This moment is provided by the brake element 8. The rolling bodies 4 fall into the grooves 7 of the hub 1 and completely exit the grooves 6, freeing the cage 5 and providing it with free rotation. When the rotation is transmitted from the cage 5 to the hub 1 in any direction, the inclined surfaces of the grooves 6 squeeze the rolling bodies 4 along the radial windows 3 of the driving fork 2 into the grooves 7 until their bottom touches. However, the diameter of the rolling bodies 4 does not exceed the total height of the radial window 3 of the driving fork 2 and the depth of the groove 7 of the hub 1, therefore the jamming of the yoke 5, the driving fork 2 and the hub 1 occurs. Due to this, the rotation from the yoke 5 is transmitted to the hub 1 without mutual slippage. If necessary, free rotation of the casing 5 relative to the hub 1, the process is repeated.

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 5To exclude short-term cyclic rotation of the hub 1, magnets 9 are placed in it opposite the grooves 7, which do not allow the rolling bodies 4 to fall under their own weight along the radial windows 3 of the drive fork 2 into the grooves 6 of the holder 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.The proposed overrunning clutch can be used in actuators of pipe fittings, where at the same time it is required to move the valve body of the valve automatically from the engine or from a manual backup. In this case, an automatic transition from automatic to manual mode and vice versa should be provided. In addition, such couplings can be used in gearboxes of metal cutting machines.

Claims

1. Overtake clutch containing a cage with a hub mounted thereto, a driving fork and a rolling body, rotatable, wherein the hub and cage have radial grooves with inclined side surfaces located opposite each other, and opposite in the radial windows of the driving fork of these grooves are placed rolling bodies, while the depth of the groove of the hub is less than the depth of the groove of the cage, and the diameter of the rolling bodies does not exceed the total value of the height of the window of the driver's fork and the depth of the groove of the cage.

2. One way clutch according to claim 1, characterized in that a brake element is mounted on the towing fork.

3. Overrunning clutch according to claim 1, characterized in that in the holder, opposite the grooves, magnets are placed.

4. An overrunning clutch containing a cage with a hub mounted therein, a driving fork and a rolling body, characterized in that the hub and casing have radial grooves with inclined side surfaces located opposite each other, and opposite in the radial windows of the driving fork of these grooves are placed rolling bodies, while the depth of the groove of the cage is less than the depth of the groove of the hub, and the diameter of the rolling bodies does not exceed the total value of the height of the window of the driver's fork and the depth of the groove of the hub.

5. Overrunning clutch according to claim 4, characterized in that the brake element is mounted on the towing fork.

6. Overrunning clutch according to claim 4, characterized in that in the hub, opposite the grooves, magnets are placed.