Механизм свободного хода к роликовому колесу

Изобретение относится к спортивной технике, может быть использовано в роликовых коньках и других индивидуальных спортивно-транспортных средствах для передвижения по дорогам с твердым покрытием.

Известны роликовые коньки [Пат.(19) RU (11) 2033227 (13) C1 (51), 6 А 63 С 17/02, 17/04, 17/14, 17/22 (21), 93007672/12 (22) 08.02.93], содержащие платформу со средствами фиксации ноги, несущую одноколейно установленные передний и задний ролики, механизм передачи однонаправленного движения переднему ролику, выполненный в виде муфты свободного хода, и колодочный тормоз, смонтированный на платформе. Вид и тип муфты свободного хода в описании изобретения не указан.

Известны муфты свободного хода (в литературе встречаются также названия "механизмы свободного хода", "обгонные муфты") [Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам, - Л.: Политехника, 1991, - с.213], которые по принципу действия делятся на два основных вида: фрикционные и храповые.

Наибольшее распространение в машиностроении получили фрикционные роликовые муфты свободного хода, состоящие из обоймы, звездочки, роликов и прижимных устройств, благодаря способности работать при высоких скоростях, любом числе включений, малому мертвому ходу, бесшумности.

Вместе с тем фрикционные роликовые муфты свободного хода имеют ряд недостатков, которые затрудняют их использование в качестве механизма передачи однонаправленного движения роликовому колесу. Недостатками являются: отсутствие ремонтопригодности; обязательность строгой соосности звездочки и обоймы; необходимость применять для смазки жидкие масла; значительное сопротивление от сил трения при свободном ходе, которое усиливается при вибрации роликового колеса из-за неровностей на поверхности дороги.

Известен храповой механизм с внутренним зацеплением [Гулиа Н.В., Клоков В.Г., Юрков С.А. Детали машин: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования, - М.: Издательский центр "Академия", 2004, с.114], состоящий из храпового колеса внутреннего зацепления, совмещающего свою функцию с зубчатым колесом внешнего зацепления, втулки с шарнирно закрепленной на ней собачкой, подпружиненной к зубьям храпового колеса пружиной.

Данный механизм выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного механизма является неспособность работать при высоких скоростях из-за повышенного износа и шума.

Задачей заявляемого изобретения является создание простой, технологичной конструкции механизма свободного хода к роликовому колесу, размещенного внутри роликового колеса, способного бесшумно работать при высоких скоростях, с малым сопротивлением от сил трения при свободном ходе, независимо от вибрации роликового колеса из-за неровностей на поверхности дороги.

Решение поставленной задачи достигается тем, что механизм свободного хода к роликовому колесу состоит из храпового колеса внутреннего зацепления, которое совмещает свою функцию со ступицей роликового колеса, устанавливается на двух подшипниках, опирающихся на зафиксированный от вращения вал, с шарнирно закрепленной на нем собачкой, имеющий опорную поверхность, ограничивающую поворот собачки. Шарнирной тягой собачка соединена с двумя фрикционными дисками, которые подвижно установлены на втулках, закрепленных на валу, или непосредственно на вал, и под действием пружин, установленных между ними, прижимаются к двум фрикционным дискам, закрепленным в ступице колеса. Центр тяжести собачки, прижатой к опорной поверхности вала, и ось вращения собачки находятся в плоскости, перпендикулярной поверхности дороги.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан разрез А-А фиг.2, при положении деталей, при котором собачка входит в зацепление с храповым колесом, на фиг.2 показан разрез Б-Б фиг.1, на фиг.3 показан разрез В-В фиг.1, на фиг.4 показан разрез Г-Г фиг.2, на фиг.3 показан разрез А-А фиг.2, при положении деталей, при котором собачка выходит из зацепления с храповым колесом.

Роликовое колесо состоит из двух неразъемных частей - ступицы 2 и внешнего слоя 3, который соприкасается с дорогой. Ступица 2 совмещает свою функцию с храповым колесом внутреннего зацепления. В ступицу 2 устанавливаются два фрикционных диска 16 и два радиальных подшипника 8. Подшипники опираются на вал 1, который устанавливается на раму 9, и фиксируется от поворота в ней прорезями, входящими в пазы рамы (см. фиг.4). В поперечном пазу центральной части вала 1 на оси 5 шарнирно установлена собачка 6, а паз имеет опорную поверхность "Д", ограничивающую поворот собачки. Также на вал 1 установлены две втулки 15 и два кольца 12. Набор деталей на валу 1 зажимается между шайбами 10 гайками 11. На втулках 15 подвижно установлены два фрикционных диска 4, которые двумя пружинами 14, расположенными на пальцах 13, прижимаются к двум фрикционным дискам 16. Тяга 7 и пальцы 17, 18 шарнирно соединяют собачку 6 с фрикционными дисками 4 (см. фиг.3).

Механизм работает следующим образом.

При повороте колеса против часовой стрелки движение от колеса через ступицу 2, фрикционные диски 16 и 4, палец 18, тягу 7 и палец 17 передается собачке 6, поворачивая ее против часовой стрелки. При этом собачка 6 войдет в зацепление с зубьями ступицы 2 (см. фиг.1) и остановит ее вместе с колесом. При вращении колеса по часовой стрелке движение от колеса через ступицу 2, фрикционные диски 16 и 4, палец 18, тягу 7 и палец 17 передается собачке 6, поворачивая ее по часовой стрелке. При этом собачка 6 выйдет из зацепления с внутренними зубьями ступицы 2 и прижмется к поверхности "Д" паза на валу 1 (см. фиг.5), не оказывая сопротивления вращению колеса. После этого фрикционные диски 4 остановятся, а фрикционные диски 16 будут продолжать вращаться вместе со ступицей колеса. При этом фрикционные диски 4 и 16 начнут проскальзывать. Пружины 14 подбираются с такими характеристиками, которые обеспечивают минимальный момент трения, необходимый для создания усилия на тяге 7, достаточного для поворота собачки 6, и оказывает незначительное сопротивление вращению колеса, при проскальзывании фрикционных дисков во время свободного хода. Силы инерции, возникающие при вибрации колеса из-за неровностей на поверхности дороги, направлены перпендикулярно поверхности дороги и влияния на момент трения не оказывают. Для исключения поворота собачки под действием на нее данных сил инерции необходимо, чтобы центр тяжести "Е" собачки, прижатой к поверхности "Д" вала, и ось вращения собачки находились в плоскости, перпендикулярной поверхности дороги. Угол β должен быть 90° (см. фиг.5).

1. Механизм свободного хода к роликовому колесу, состоящий из храпового колеса внутреннего зацепления, отличающийся тем, что храповое колесо внутреннего зацепления совмещает свою функцию со ступицей роликового колеса, устанавливается на двух подшипниках, опирающихся на зафиксированный от вращения вал, с шарнирно закрепленной на нем собачкой, имеющий опорную поверхность, ограничивающую поворот собачки, шарнирной тягой собачка соединена с двумя фрикционными дисками, которые подвижно установлены на втулках, закрепленных на валу, или непосредственно на вал, и под действием пружин, установленных между ними, прижимаются к двум фрикционным дискам, закрепленным в ступице колеса.

2. Механизм свободного хода к роликовому колесу по п.1, отличающийся тем, что центр тяжести собачки, прижатой к опорной поверхности вала при свободном ходе, и ось вращения собачки находятся в плоскости, перпендикулярной поверхности дороги.