CN101287923A - 超越离合器 - Google Patents
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Abstract
超越离合器具有第一环，第二环以及第一环和第二环的之间的一系列棘爪和弹簧，每一个棘爪的弹簧和偏置于棘爪的相应弹簧进入第一环和第二环之间的一个位置，这个位置是第一环和第二环在驱动方向的相互接合状态和在自由运转方向的相互分离状态。每一个弹簧落入其中一个环上的接收凹槽中，相应棘爪的后部径向向内偏置进入棘爪的接收凹槽，该接收凹槽位于环上。
Description
相关申请的相互对照
本权利要求以2005年9月2日申请的美国临时专利申请No.60/713878为优先权。
研究或开发的共同发起人的陈述
未应用的。
技术领域
本发明是涉及单向离合器或超越(overrunning)离合器，尤其是这些离合器用于汽车变速器。
背景技术
单向或超越离合器被应用在功率变化的变速器。自行车，单脚滑行车，摩托车和汽车都有一个或更多的超越离合器。超越离合器以一个旋转的驱动方向而不是另一个方向传递扭矩。在有些汽车中，棘爪在离合器的两个旋转元件中被用来在一个方向或另一方向传递扭矩。棘爪设置在一个环或另一个有齿的环上，至少一个或更多的棘爪接合在两环之间的相对旋转运动的方向(驱动方向)而不是在另一方向(自由运转方向)。棘爪典型偏置于用在其前方的可折叠或压缩弹簧上，该弹簧使棘爪偏置进与齿接合的位置。
这个设计需要更多地注意棘爪的设计，当另一个环缺失时仍然使离合器允许棘爪保持装配在一个环上，缺失的环通常是保持棘爪装配到另一个环上的。自行车的超越离合器有时利用棘爪的后部偏置，使用一个夹紧盘簧使棘爪与槽相配合，于是使棘爪处于一个接合角度。在偏置棘爪中这是一个花费较多的方法，但是能够减少最终组件的零件的总体数目。
在棘爪式超越离合器中，通过弹簧的向后偏置可以使设计者更加灵活的设计棘爪。然而折叠弹簧式离合器偏置的棘爪在棘爪前部的下方处于接合位置，这对于生产是较为经济的，但更加注意的是当齿环移动时如果棘爪需要保持在安装状态，该怎样设置枢轴点以及怎样设计棘爪卡槽的后部。
发明内容
本发明提供一个具有偏置弹簧的超越离合器，此弹簧偏置在棘爪的后顶部，其特征在于，当离合器的两个环分离时，弹簧作为一个机构捕获棘爪。这种结构允许棘爪在齿环缺失时，棘爪仍然处于保持安装状态。这种设计允许设计者更加灵活的设计超越离合器的棘爪。卡槽几何形状的包裹面在有些情况下可以是较低的，这样能够减少尺寸或减少离合器的包装需求。
在前面的描述中，本发明采用板簧或带状弹簧使偏置棘爪在棘爪的后方。环上对应棘爪的每一个弹簧被安装并保持相应的棘爪在环上。特别是，棘爪安装到内环，在内环的外周面，在驱动方向它们接合外环，在自由的运转方向它们超越外环。
另一方面，本发明使棘爪制造成在接收凹槽或接收环中，可以以自身为中心。当棘爪以一定的速度在运行时，棘爪和棘爪卡槽的设计可以使棘爪在各个方向移动，为了操作方便需要一定的间隙。采用本发明，棘爪可以被制造成位于卡槽中它们可以与枢轴点在径向方向在一条直线上。这通过使用折叠式弹簧的其他方法可以完成，由于弹簧的压缩作用，利用新方法更加简单。
前述的本发明的优点在下面将进行更加详细的描述。在说明书中，参照附图解说本发明的具体实施例。
附图说明
图1是本发明的超越离合器的透视图；
图2是图1中离合器的顶端的详细的局部视图；
图3是类似图2，但不带有外环的视图；
图4是类似图2和3，但不带有外环和内环的视图；
图5是类似图4，但表示带状弹簧的另一设计形式的视图；
图6是离合器的示意图，示出了棘爪如何被捕获进卡槽以及在运行中以自身为中心；
图7是图6所示棘爪和卡槽的放大的详细视图；
图8是类似图1的透视图，是本发明离合器的另一变型；
图9是图8所示离合器但是不带有外环的透视图；
图10是图8和9所示离合器的弹簧带和棘爪详细透视图；
图11是图8-10所示离合器的内环部分和弹簧带的详细透视图；以及
图12是图8-11单独示出的离合器的弹簧带的详细透视图。
具体实施方式
图1示出了本发明的离合器10，此离合器包括内环12，外环14，棘爪16和弹簧18。在本图示的实施例中，有十二个棘爪16和对应数量的弹簧18，一个弹簧使每一个对应的棘爪偏置到一个接合位置。每一个棘爪16都被棘爪接收凹槽20容纳，此凹槽形成在内环12上。附图1和5示出了一个棘爪接收凹槽的形状20，附图2和3示出另一形状22。凹槽20或22对应特定的棘爪16(附图1和5)或24(附图2-4)，提供配合形状允许各自棘爪16和24以它们的后端32为枢轴向下运动和以它们的前端30为枢轴向上运动，进入一个驱动方向上的接合位置(附图1中内环12相对于外环14做顺时针运动)。
在驱动方向，一个或多个棘爪16或24接合一个或多个外环14上的齿26。在自由运转的相反方向，棘爪以它们的前端30为枢轴向下运动，和以它们的后端32为枢轴向上运动与齿脱离接合。在这里使用的，“向下”是相对于离合器的轴线在径向上向内方向，“向上”是相对于离合器的轴线在径向上向外方向。
附图2，3和4都示出两个棘爪24，右侧棘爪处在一个接合位置，每一幅附图中的左侧棘爪都处在一个分离的位置。每一个弹簧18是由一个平片的弹簧钢所形成，形状如附图1-4所示，或者类似附图5示出的弹簧40的形状。内环上的止动凹槽42形状同弹簧相似，有一个球状部分44在径向向外的方向呈锥形，所以弹簧18或40的球状部分49压凹槽的球状部分44来止动在球状部分44中的弹簧。弹簧的末端46从球状部分44延伸压在棘爪的后端32上，在棘爪16或24的后端32施加一个向内的径向力。当然偏置的棘爪16或24朝向接合位置，但是，当内环12相对于外环14逆时针旋转时，使棘爪16或24超越齿26。注意到内环12或者外环14可以是驱动元件或被驱动元件。
附图5中，弹簧40的形状可以减少其滑出止动凹槽的可能。弹簧40具有一个含向后弯曲延伸部分47的形状，其可以更加严格的将弹簧的球状部分44封闭在弹簧的接收凹槽，这样可以使弹簧40的球状部分44尽可能少的从止动凹槽的球状部分脱离。
每一个带状弹簧18或40通过施加压力在棘爪的后方，让相应的棘爪16或24处于接合状态。弹簧在棘爪接收凹槽中也夹紧棘爪，所以即使在外环缺失的情况下棘爪也保持装配状态。在棘爪和/或外环上增加斜缘边辅助装配。如果使用斜缘边，通过在自由运转的方向(相对于外环的逆时针方向)旋转内环和棘爪组件，棘爪的斜缘边将使棘爪向分离位置收缩，这样将可以允许内环组件滑向外环。
如附图6和7所示，以及在附图2-4中的棘爪24，棘爪的几何形状和棘爪接收凹槽22的相应几何形状能够形成一个相对于轴向中心线的角度，这个角度大于附图1和5中的棘爪16相对于轴向中心线的角度。在附图6和7中，点A是离合器中心轴线的端视图，也是两个环的中心轴线。点C是棘爪24在接合和分离位置之间的枢轴的中心轴线的端视图，由圆D指示。在操作过程中，当离合器在高速旋转时，棘爪被离心力沿径向线R径向地向外推。然而，前面的各个棘爪24和凹槽22的配合表面52和54以轴线C为中心由圆F指示，后面的各个棘爪24和凹槽22的配合表面56和58以轴线C为中心由圆G指示，从径向向外推的方向将棘爪24捕获进凹槽22。这些表面52、54、56和58帮助棘爪24围绕中心向前和先后，也就是说，在轴向上相对于棘爪的长轴和棘爪的枢轴点，棘爪在凹槽中位置更易于同外环的齿准确的接合和分离。在本发明中棘爪的捕获方式和轴向中心线被应用到本发明安装有后置的偏置弹簧的离合器，参考附图1-5和8-12所描述的。
附图8-12示出了另一实施例110，实施例110的元件标记是前面描述的元件的参考数字前加100。
实施例110类似前面描述的实施例，除了独立弹簧140通过整体环带141和桥145全部连接到棘爪116的两侧，这就形成一个弹簧带143，包括弹簧140，环带141和桥145。弹簧带143环绕着内环112以保持弹簧140和在轴向引导棘爪116。
棘爪16和116能够非常容易的被装配到棘爪卡槽22，122。它们能够从卡槽的末端插进各自的卡槽22，122，也就是说，在离合器轴线的平行方向或者是沿着环的弦长方向，下置的弹簧末端46或146直接向下进入卡槽22，122的后端。
如实施例中所示出的，弹簧18，40，140不需要固定的宽度。通过变化宽度，可以得到不同的弹簧刚度和刚性系数，这在一些应用中是必要的。
本发明中离合器的内环和外环在棘爪的一个或两个轴向侧面具有一个环形的表面，这些表面以滑动面的接触相互配合以引导内外环之间的相对运动，保持它们彼此相互为中心。换句话说，内环有一个外圆柱面，外环为了在内环的圆柱面上滑动设有一个配合内圆柱面，在棘爪的一个或两个轴向侧面具有这些成对的配合的圆柱面。在棘爪的运行中保持两个环同心和共轴是很重要的，这样它们才会没有歪斜的接合或分离，从而保持一致。
同样，接合时，一个或更多的棘爪可以被接合。
本发明优选实施例进行了相当详细的描述。对于本领域的普通技术人员来说，优选实施例的多种修改和变化的描述是很明显的。因此，本发明不应仅限于描述的具体实施例。
Claims (8)
1、一种超越离合器，具有第一环，第二环以及第一环和第二环的之间的一系列棘爪和弹簧，每一个棘爪的弹簧和偏置于相应棘爪的弹簧进入第一环和第二环之间的一个位置，这个位置是第一环和第二环在驱动方向的相互接合状态和在自由运转方向的相互分离状态，改进在于：每一个弹簧偏置于相应棘爪的后方，径向向内进入棘爪的接收凹槽，此接收凹槽位于其中一个环上，同时，每一个弹簧进入位于其中一个环上的弹簧接收凹槽中。
2、如权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：所述弹簧是带状弹簧。
3、如权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：所述弹簧有一个球状部分被在其中一个环上的球状凹槽所容纳。
4、如权利要求3所述的超越离合器，其特征在于：每一个弹簧有一个从球状部分延伸的腿接触相应棘爪的后部。
5、如权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：相邻的弹簧相互接触形成一个整体的环带和桥。
6、如权利要求5所述的超越离合器，其特征在于：每一个棘爪在两个环带之间被容纳。
7、如权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：棘爪被其中一个环上的凹槽所容纳，棘爪和凹槽具有柱状的接合面，使棘爪在凹槽中可以围绕中心向前和先后，保持棘爪在径向上向外运动。
8、如权利要求1所述的超越离合器，其特征在于：弹簧有一个被其中一个环上的球状凹槽所容纳的球状部分，臂，以及在球状部分和臂之间的延伸部分。
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