RU57440U1

RU57440U1 - RELAY TYPE FREE MOVEMENT MECHANISM

Info

Publication number: RU57440U1
Application number: RU2006111422/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Алюков
Original assignee: Сергей Викторович Алюков
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2006-10-10

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для передачи знакопеременного вращения в одном направлении или для передачи момента при определенных соотношениях угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев механизма. Цель полезной модели - увеличить надежность и долговечность механизма свободного хода. Сущность полезной модели: разделить поток мощности на два, один из которых (больший по величине) передается от ведущего вала к ведомому через фрикционные поверхности, другой (меньший по величине) - через заклинивающие элементы. Разделение потока мощности обеспечивается тем, что механизм свободного хода имеет кинематическую связь, создающую осевую силу при передаче крутящего момента, например, передачу типа «винт-гайка». Передача основной величины крутящего момента через фрикционные поверхности приводит к низким контактным напряжениям, а, следовательно, к увеличению надежности и долговечности механизма свободного хода.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to transmit alternating rotation in one direction or to transmit torque at certain ratios of angular speeds of the driving and driven links of the mechanism. The purpose of the utility model is to increase the reliability and durability of the freewheel mechanism. The essence of the utility model is to divide the power flow into two, one of which (the largest in magnitude) is transmitted from the drive shaft to the follower via friction surfaces, the other (smaller in magnitude) through the jamming elements. The separation of the power flow is ensured by the fact that the freewheel mechanism has a kinematic connection that creates axial force when transmitting torque, for example, screw-nut transmission. The transmission of the main magnitude of the torque through the friction surfaces leads to low contact stresses, and, consequently, to an increase in the reliability and durability of the freewheel mechanism.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в приводе механизмов и машин для преобразования знакопеременного вращения в однонаправленное, например, в импульсных вариаторах, инерционных трансформаторах вращающего момента, а также в приводе устройств, передающих крутящий момент при определенных соотношениях угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев, например, в приводе стартеров.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in the drive of mechanisms and machines for converting alternating rotation into unidirectional, for example, in pulse variators, inertial torque transformers, as well as in the drive of devices transmitting torque at certain ratios of the angular speeds of the master and the driven links, for example, in a starter drive.

Известен механизм свободного хода [1], содержащий внутреннюю и наружную обоймы, между которыми установлены заклинивающие элементы, выполненные в виде роликов.Known freewheel mechanism [1], containing inner and outer cages, between which are installed jamming elements made in the form of rollers.

Недостаток данного механизма свободного хода заключается в низкой надежности, так как весь крутящий момент передается через заклинивающие элементы, что вызывает высокую нагруженность этих элементов и, как следствие, их поломку.The disadvantage of this freewheel mechanism is its low reliability, since all the torque is transmitted through the jammed elements, which causes a high loading of these elements and, as a result, their breakdown.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является механизм свободного хода [2], содержащий входной и выходной валы, внутреннюю и наружную обоймы, между которыми размещены заклинивающие элементы.The closest in technical essence to the utility model is the freewheel mechanism [2], containing input and output shafts, inner and outer cages, between which jammed elements are placed.

Недостаток этого механизма заключается в его низкой надежности и долговечности, так как весь крутящий момент передается через заклинивающие элементы. При этом заклинивающие элементы работают в тяжелых условиях, что приводит к поломке механизма свободного ходаThe disadvantage of this mechanism is its low reliability and durability, since all torque is transmitted through jamming elements. At the same time, jammed elements operate in difficult conditions, which leads to a breakdown of the freewheel mechanism

Целью предполагаемого изобретения является увеличение надежности и долговечности механизма свободного хода.The aim of the proposed invention is to increase the reliability and durability of the freewheel.

Поставленная цель достигается тем, что в механизме свободного хода, содержащем ведущий и ведомый валы, внутреннюю и наружную обоймы, заклинивающие элементы, ведущий вал взаимодействует с внутренней обоймой посредством кинематической связи, обеспечивающей создание осевой силы при передаче крутящего момента через заклинивающие элементы, а взаимодействие ведущего вала с наружной обоймой (или ведомым валом) осуществляется не только через заклинивающие элементы, но и посредством фрикционной связи.This goal is achieved by the fact that in the freewheel mechanism containing the driving and driven shafts, the inner and outer cages, jamming elements, the drive shaft interacts with the inner cage by means of kinematic coupling, which ensures the creation of axial force during transmission of torque through the jamming elements, and the interaction of the leading shaft with an external cage (or driven shaft) is carried out not only through the jamming elements, but also through friction coupling.

Заклинивающие элементы могут быть любого типа: роликовыми, эксцентриковыми, пружинными, храповыми и т.д. Кинематическая связь между ведущим валом и внутренней обоймой, обеспечивающая создание осевой силы, может быть выполнена, например, в виде винтовой передачи.Jamming elements can be of any type: roller, eccentric, spring, ratchet, etc. The kinematic connection between the drive shaft and the inner cage, providing the creation of axial force, can be performed, for example, in the form of a helical gear.

На фиг.1 изображен продольный разрез механизма свободного хода релейного типа.Figure 1 shows a longitudinal section of the freewheel of the relay type.

Пример исполнения механизма свободного хода релейного типа представлен на фиг.1.An example of the execution of the freewheel mechanism of the relay type is presented in figure 1.

На ведущем валу 1, установленному с помощью передачи «винт - гайка» во внутренней обойме 2 механизма свободного хода, закреплен фрикционный диск 3. Заклинивающие элементы 4 взаимодействуют с наружной обоймой 5 механизма свободного хода, связанной с ведомым валом.On the drive shaft 1, installed using the screw-nut transmission in the inner race 2 of the freewheel, a friction disk 3 is fixed. The jamming elements 4 interact with the outer race 5 of the freewheel associated with the driven shaft.

Механизм свободного хода релейного типа работает следующим образом.The freewheel relay type operates as follows.

В случае вращения ведущего вала 1 с угловой скоростью меньшей угловой скорости ведомого вала (или в противоположных направлениях) ведущий вал вместе с внутренней обоймой 2 вращаются независимо от наружной обоймы и от ведомого вала. При этом заклинивающие элементы 4 расклинены и крутящий момент с ведущего вала на ведомый не передается. При достижении ведущим валом угловой скорости ведомого вала происходит заклинивание элементов 4. При этом крутящий момент начинает передаваться с ведущего вала 1 через внутреннюю обойму 2, заклинивающие элементы 4, наружную обойму 5 на выходной вал. Внутренняя и наружная обойма будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. Так как ведущий вал и внутренняя обойма взаимодействуют друг с другом через передачу «винт-гайка», то ведущий вал начнет проворачиваться во внутренней обойме, что вызовет осевую силу и осевое перемещение ведущего вала в сторону внутренней торцевой поверхности наружной обоймы 5. Осевое перемещение ведущего вала будет происходить до тех пор, пока фрикционный диск 3 не упрется во фрикционную торцевую внутреннюю поверхность наружной обоймы. При этом крутящий момент от ведущего вала на ведомый будет передаваться не только через заклинивающие элементы 4, но и через фрикционные поверхности диска 3 и наружной обоймы 5. То есть, через заклинивающие элементы передается лишь часть крутящего момента. За счет соответствующего выбора параметров винтовой передачи можно обеспечить передачу основной величины крутящего момента через фрикционные поверхности, значительно разгрузив при этом заклинивающие элементы 4.In the case of rotation of the drive shaft 1 with an angular velocity lower than the angular velocity of the driven shaft (or in opposite directions), the drive shaft together with the inner race 2 rotate independently of the outer race and the driven shaft. When this jammed elements 4 are wedged and torque from the drive shaft to the driven is not transmitted. When the drive shaft reaches the angular speed of the driven shaft, elements 4 jam. In this case, the torque starts to be transmitted from the drive shaft 1 through the inner race 2, the jamming elements 4, the outer race 5 to the output shaft. The inner and outer cage will rotate at the same angular speed. Since the drive shaft and the inner race interact with each other through the screw-nut transmission, the drive shaft will begin to turn in the inner race, which will cause axial force and axial movement of the drive shaft towards the inner end surface of the outer race 5. Axial movement of the drive shaft will occur until the friction disk 3 abuts against the friction end face of the inner race of the outer race. In this case, the torque from the drive shaft to the driven one will be transmitted not only through the jamming elements 4, but also through the friction surfaces of the disk 3 and the outer race 5. That is, only part of the torque is transmitted through the jamming elements. Due to the appropriate choice of the parameters of the helical transmission, it is possible to ensure the transmission of the main magnitude of the torque through the friction surfaces, significantly unloading the jamming elements 4.

Если угловая скорость ведущего вала станет меньше угловой скорости наружной обоймы, то элементы 4 расклинятся, и крутящий момент через эти элементы передаваться не будет. При этом прекратится действие осевой силы на ведущий вал со стороны внутренней обоймы 2. Тогда фрикционный диск 3 прижиматься к внутренней торцевой поверхности наружной обоймы 5 не будет. Крутящий момент через фрикционные поверхности передаваться также не будет. Механизм свободного хода полностью If the angular velocity of the drive shaft becomes less than the angular velocity of the outer cage, then the elements 4 are wedged and torque will not be transmitted through these elements. This stops the action of axial force on the drive shaft from the side of the inner race 2. Then the friction disk 3 will not be pressed against the inner end surface of the outer race 5. Torque will also not be transmitted through friction surfaces. Freewheel mechanism fully

разомкнется. Ведущий и ведомый валы в этом случае будут опять вращаться независимо друг от друга.will open. In this case, the driving and driven shafts will again rotate independently of each other.

Следует заметить, что, несмотря на наличие фрикционного контакта поверхностей диска 3 и наружной обоймы 5, рассмотренный механизм свободного хода релейного типа лишен главного недостатка фрикционной сцепной муфты - больших потерь мощности при пробуксовке фрикционных дисков и связанных с этим нагревом и короблением дисков. Действительно, контакт фрикционной поверхности диска 3 и внутренней торцевой поверхности наружной обоймы 5 может происходить лишь при выровненных угловых скоростях внутренней и наружной обойм механизма свободного хода релейного типа. Лишь при заклинивании механизма свободного хода появляется осевая сила, действующая на ведущий вал и прижимающая фрикционный диск 3 к внутренней торцевой фрикционной поверхности наружной обоймы 5.It should be noted that, despite the frictional contact of the surfaces of the disk 3 and the outer casing 5, the considered freewheel mechanism of the relay type is devoid of the main drawback of the friction clutch - large power losses during slipping of the friction disks and the associated heating and warping of the disks. Indeed, the contact of the friction surface of the disk 3 and the inner end surface of the outer casing 5 can occur only when the angular velocities of the inner and outer cages of the relay-type freewheel mechanism are aligned. Only when the freewheel mechanism is jammed, an axial force appears, acting on the drive shaft and pressing the friction disk 3 against the inner friction surface of the outer race 5.

Преимущества же фрикционной дисковой муфты, например, ее способность передавать большие величины крутящего момента за счет поверхностного контакта, а, следовательно, при низких удельных давлениях, проявляются в механизмах свободного хода релейного типа в полной мере.The advantages of the friction disk clutch, for example, its ability to transmit large amounts of torque due to surface contact, and, therefore, at low specific pressures, are fully manifested in the relay-type freewheel mechanisms.

В качестве механизма, создающего осевое усилие при передаче крутящего момента, может служить не только винтовая пара, но и другие передачи, например, шестеренная передача с косозубым зубчатым зацеплением.As a mechanism that generates axial force when transmitting torque, not only a helical pair can be used, but also other gears, for example, a gear gear with a helical gearing.

Кроме того, с целью увеличения нагрузочной способности механизма свободного хода, фрикционная связь ведущего вала и наружной обоймы (или ведомого вала) может осуществляться посредством пакета фрикционных пластин.In addition, in order to increase the load capacity of the freewheel mechanism, the friction coupling of the drive shaft and the outer race (or driven shaft) can be carried out by means of a package of friction plates.

Предложенное конструктивное решение позволяет разгрузить заклинивающие элементы механизмов свободного хода в десятки и сотни раз. Принцип действия разработанного механизма свободного хода аналогичен работе электрического реле, когда через слабую электрическую схему передается лишь ток малой мощности, но это приводит к срабатыванию основной электрической цепи, способной надежно передавать главный поток электрической энергии.The proposed constructive solution allows you to unload the jamming elements of the free-wheeling mechanisms tens and hundreds of times. The principle of operation of the developed freewheel mechanism is similar to the operation of an electric relay, when only a low-power current is transmitted through a weak electric circuit, but this leads to the operation of the main electric circuit that can reliably transmit the main stream of electrical energy.

Разработанные конструктивные решения, при которых основная величина крутящего момента передается вне заклинивающих элементов, а момент, передаваемый через эти элементы, имеет небольшую величину и служит лишь для срабатывания надежной основной силовой цепи, позволяют резко разгрузить заклинивающие элементы свободного хода и в конечном итоге создать конструкции надежных и долговечных механизмов свободного хода.The developed design solutions, in which the main magnitude of the torque is transmitted outside the jamming elements, and the moment transmitted through these elements, is small and serves only to trigger a reliable main power circuit, can drastically unload the jammed freewheel elements and ultimately create reliable designs and durable freewheel mechanisms.

Следует также отметить, что разработанные надежные механизмы свободного хода характеризуются также простотой и технологичностью конструкции, высоким коэффициентом полезного действия и имеют ряд других преимуществ.It should also be noted that the developed reliable freewheel mechanisms are also characterized by simplicity and manufacturability of the design, high efficiency and have several other advantages.

Источники информации:Information sources:

1. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. М.: Машиностроение, 1978, стр.288, рис.1.1. Maltsev V.F. Mechanical impulse transmissions. M.: Engineering, 1978, p. 288, Fig. 1.

2. Поляков В.С., Барбаш И.Д. Муфты. Конструкции и расчет. Изд.4, переработ, и доп. Л.: Машиностроение, 1973, стр.228, рис.157, а).2. Polyakov V.S., Barbash I.D. Couplings. Designs and calculation. Vol. 4, revised, and ext. L .: Engineering, 1973, p. 228, fig. 157, a).

Claims

1. Relay-type freewheel mechanism comprising drive and driven shafts, inner and outer cages, jamming elements, characterized in that, in order to increase reliability and durability, the drive shaft interacts with the inner cage by means of kinematic coupling, which ensures the creation of axial force during transmission torque through the jamming elements, and the interaction of the drive shaft with the outer cage (or driven shaft) is carried out not only through the jamming elements, but also by means of friction zee.

2. The relay-type freewheel mechanism according to claim 1, characterized in that the kinematic connection between the drive shaft and the inner race, providing the creation of axial force, is made in the form of a helical gear.

3. The relay-type freewheel mechanism according to claim 1, characterized in that the kinematic connection between the drive shaft and the inner race, ensuring the creation of axial force, is made in the form of a gear transmission with a helical gearing.

4. The relay-type freewheel mechanism according to claim 1, characterized in that, in order to increase the load capacity, the friction coupling of the drive shaft and the outer race (or driven shaft) is carried out by means of a package of friction plates.