CN101334075B - 脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器 - Google Patents

Abstract

本发明属机械传动部件，涉及一种脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器。本发明利用两个盘状部件在轴向弹簧力的作用下，不对称挤压钢球产生的径向合力使钢球沿径向外移时与外毂啮合而实现毂、盘啮合传动，或使钢球沿径向内移时自锁在盘内而保持脱开状态的离合技术。该技术采用两盘状部件不对称挤压钢球产生径向合力的技术，一方面提供了传矩时所需的啮合力，另一方面巧妙地实现了将钢球自锁在两盘之间使离合器能保持脱开状态；利用传动轴的中部空间沿轴向放置主弹簧，一方面可以利用主弹簧自身弹力来锁定钢球使锁定可靠，又便于将调力部件设置到机体外部使调力和恢复操作十分简便，还使主弹簧力仅在盘、轴间传递，而不会传到与机壳连接的轴承上。

Description

脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器

技术领域

本发明属机械传动部件，涉及一种脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器。

背景技术

在航空航天飞行器的操纵系统中，为可靠操纵、确保安全，通常需要设置电气和机械互为备份的操纵模式。模式切换也需要电磁离合与机械离合双重保险。在操纵传动时，离合器除了传递操纵力，还要求准确传递操纵位移，有时特别需要离合器能无余力完全脱开并保持脱开状态，以避免附加的操纵力或因受另一端影响而导致操纵准确性变差。同时，在实际应用中，由于不同使用条件，往往要求离合器的断开力矩可调，比如，在不同架次的飞机上，由于制造装配差异，操纵系统所需的操纵力矩往往并不相同，就需要按实际情况对离合器的断开力矩方便地进行调整。现有的机械离合器很难满足这种应用要求。剪销式机械离合器虽能无余力完全脱开，却有力矩不可调、恢复难度大的缺点，并存在两部份断销相会时出现擦挂的风险。现有的其他机械离合器，要实现无余力完全脱开并保持脱开状态，几乎都采用操纵式离合方式。当离合器距操纵人员位置较远或在离合器处无法设置操纵机构时，操纵式离合器就很难适应这种应用要求。

在其他机械传动应用中的安全离合器，不管是钢球嵌合式离合器、牙嵌式离合器，还是摩擦式离合器，虽在转矩超限时脱离，但仍将传递一定的转矩，并且在负载小于离合器设定转矩时，离合器便会重新啮合。在某些应用中，这正是所需的，但在另一些应用场合，如出现工伤或工件损坏需要立即完全切断源动力时，无余力完全脱开并保持脱开状态的离合器就能更好地保障受伤人员的安全或减小受损工件的损坏程度。

发明内容

本发明的目的是既要满足离合器合上时传动的准确性，又要满足离合器能够无余力完全脱开并保持脱开状态直至需要恢复传动时才重新啮合的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器。

本发明的技术解决方案是，离合器包括传矩毂、传矩盘、压力盘、钢球、主弹簧、复位弹簧、调力螺母和锁片等，

(一)传矩毂，传矩毂有筒形毂段，其内圆壁面上沿周向分布有啮合槽；

(二)传矩盘，传矩盘包括桶形盘段和外伸轴段两部分；桶形盘段的外圆壁面与传矩毂的内圆壁面间隙配合；在桶形盘段上，沿圆周分布有与传矩毂的啮合槽的数量和位置均对应的啮合孔；啮合孔沿传矩盘周向的壁面形成传矩压力面，沿传矩盘轴向的壁面形成挤压钢球的第一轴向挤压面；第一轴向挤压面的径向内侧有沿传矩盘轴向凹陷形成的凹陷挤压面；第一轴向挤压面的内棱边倒圆形成第一圆角挤压面；外伸轴段的轴心孔内壁有滑槽；

(三)压力盘，压力盘包括压力盘体和压力盘轴两部份；压力盘体的一侧盘面形成第二轴向挤压面，第二轴向挤压面的外圆棱边倒圆形成第二圆角挤压面；压力盘轴上有与调力螺母配合的螺纹，轴端有与锁片配合止转的止转孔；

压力盘置于传矩毂与传矩盘构成的腔体中；钢球和复位弹簧沿径向装于传矩盘和压力盘形成的腔体中；主弹簧和调力螺母依次装于压力盘轴上，并置于传矩盘的外伸轴段的轴心孔内；压力盘轴与传矩盘外伸轴段的周向相对位置由锁片锁定。

传矩毂的内圆壁上沿周向分布的啮合槽数量为2～12个，其形式是圆柱槽或长圆槽或球窝或圆孔或长圆孔。

传矩盘的桶形盘段和外伸轴段为一体结构或分体固连结构。传矩盘上的啮合孔的形式是方孔或圆孔或圆角方孔。

压力盘的压力盘体和压力盘轴为一体结构或分体结构。

安放复位弹簧的孔开在传矩盘上或压力盘上。

本发明的有益效果是，本发明利用两个盘状部件在轴向弹簧力的作用下，不对称挤压钢球产生的径向合力使钢球沿径向外移时与外毂啮合而实现毂、盘啮合传动，或使钢球沿径向内移时自锁在盘内而保持脱开状态的离合技术。该技术采用两盘状部件不对称挤压钢球产生径向合力的技术，一方面提供了传矩时所需的啮合力，另一方面巧妙地实现了将钢球自锁在两盘之间使离合器能保持脱开状态；利用传动轴的中部空间沿轴向放置主弹簧，一方面可以利用主弹簧自身弹力来锁定钢球使锁定可靠，又便于将调力部件设置到机体外部使调力和恢复操作十分简便，还使主弹簧力仅在盘、轴间传递，而不会传到与机壳连接的轴承上；采用毂、盘径向啮合方式使离合器在径向尺寸有限且主弹簧力一定的条件下能传递更大的转矩。该技术既克服了现有的钢球啮合式离合器技术中，同时沿轴向布置钢球和压力弹簧或同时沿径向布置钢球和压力弹簧均难以实现脱开自锁的问题；也克服了直接沿径向布置钢球和压力弹簧而难以进行力矩调整的问题；还克服了沿轴向布置钢球和压力弹簧而使离合器轴向尺寸增大的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是传矩毂结构示意图；

图3是传矩盘结构示意图；

图4是传矩盘挤压面示意图；

图5是压力盘结构示意图；

图6是本发明另一应用实例示意图；

图7是本发明另一应用实例示意图。

具体实施方式

本发明涉及的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，其关键部件包括传矩毂1、传矩盘5、压力盘2、钢球3、主弹簧6、复位弹簧4、调力螺母7和锁片8等。传矩毂1内壁沿周向分布有啮合槽10。传矩盘5上对应开有啮合孔14，孔内装有钢球3和复位弹簧4。主弹簧6装在传矩盘5的轴心孔17内，通过调力螺母7在压力盘2与传矩盘5之间产生轴向力。在压力盘2和传矩盘5上分别有位置相对错开的轴向挤压面和圆角挤压面。在主弹簧6的轴向力作用下，传矩盘5的第一轴向挤压面20和压力盘2上的第二圆角挤压面23对钢球3产生不对称的挤压力，使钢球3沿径向外移并嵌入传矩毂1的啮合槽10内，使传矩毂1与传矩盘5啮合传动。当转矩超限时，传矩毂1与传矩盘5间产生相对差动挤压钢球3使之从啮合槽10中滑出，并沿传矩盘5的啮合孔14沿盘径向向内运动。在此过程中，传矩盘5对钢球的挤压面逐渐由第一轴向挤压面20变为第一圆角挤压面22，而压力盘2对钢球的挤压面逐渐由第二变为第二轴向挤压面24。在达到某位置后，传矩盘5和压力盘2对钢球3产生的不对称挤压合力由向外变为向内，并克服复位弹簧4，继续将钢球3沿径向内挤，直至钢球3被压力盘2的第二轴向挤压面24、传矩盘5的第一圆角挤压面22和凹陷挤压面21锁定，从而实现传矩盘5与传矩毂1脱开并保持脱开状态。通过调力螺母7调节主弹簧6的压缩量即可调节脱开力矩。在离合器脱开时，将传矩毂1的啮合槽10与传矩盘5的啮合孔14转到大致对齐，按压压力盘轴26的外端，即可使离合器复位。

本发明涉及的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，根据不同的应用条件，可以采用不同的具体结构。

传矩毂1可以是毂、轴一体的零件，也可以是与其他回转部件一体的零件、还可以是一个独立的毂形零件与其他回转零部件固连而成。毂内圆壁沿周向分布的啮合槽10，其数量通常为2～12个，其形式可以是圆柱槽或长圆槽或球窝或圆孔或长圆孔。

传矩盘5可以是盘、轴一体的整体零件，也可以由几个零件固连而成，形成以下特征：桶形盘段13和外伸轴段15；桶形盘段13的外圆壁面18与传矩毂1的内圆壁面11间隙配合；桶形盘段13沿圆周分布有与传矩毂1的啮合槽10的数量和位置均对应的啮合孔14，其形式可以是方孔或圆孔或圆角方孔；啮合孔14沿周向的壁面形成传矩压力面19，沿轴向的壁面形成挤压钢球的第一轴向挤压面20，第一轴向挤压面20的径向内侧沿轴向凹陷形成挤压钢球的第一圆角挤压面22和凹陷挤压面21；外伸轴段15上有轴心孔17，用于放置主弹簧6和调力螺母7等；轴心孔17内有滑槽16使调力螺母7可以在外伸轴段15内滑动而不相对转动。

压力盘2可以是盘、轴一体的整体零件，也可以由盘、轴分体零件连接而成，其特征在于，包括压力盘体25和压力盘轴26；压力盘体25的一侧盘面形成第二轴向挤压面24，外圆棱边倒圆形成第二圆角挤压面23；压力盘轴26上有与调力螺母7配合的螺纹27；轴端有止转孔28；采用盘、轴分体制造的压力盘2，装配后能够双向传递轴向力。

实施例一

如图1。其中，传矩毂1、传矩盘5和压力盘2均采用整体零件。传矩毂1和传矩盘5的外伸轴通过轴承装到机壳上。压力盘2的轴穿过传矩盘5的轴心孔17后依次装有主弹簧6和调力螺母7。在压力盘2和传矩盘5形成的空腔中装有钢球3和复位弹簧4。传矩盘5连同套装的压力盘2和钢球3等一起套装入传矩毂1内。调力螺母7与压力盘2轴上螺纹27配合，调力螺母7的外圆壁上有小凸耳嵌入传矩盘5轴心孔17内壁滑槽16内，使调力螺母7相对传矩盘5只能轴向滑移而不会周向转动。锁片8的六方头插入压力盘2的轴端六方止转孔28内，并用螺钉9紧固。

实施例二

如图6。与实施例一的主要区别在于，传矩毂1、传矩盘5和压力盘2与各自的轴均采用分体零件组装而成；传矩毂1和传矩毂轴29固连，传矩盘5的桶形盘段13与外伸轴段15固连；压力盘2的压力盘体25与压力盘轴26装配连接后，能双向递轴向力，允许相对转动和少量的轴向活动量；相对传矩盘外伸轴段15转动压力盘轴26时，压力盘体25可以不转动。

实施例三

如图7。与前述两个实施例的主要区别在于，传矩毂1与其他机件30固连；传矩盘5由桶形盘段13、外伸轴段15、带啮合孔14的传矩环31及垫片33等装配而成，并形成图3列示的关键特征；复位弹簧4上装有顶块32顶压钢球3；安放复位弹簧4的孔设置在压力盘体25上；外端锁片8中心开四方孔套入压力盘轴26轴端的四方止转轴34上，并在外端用弹性挡圈35挡住。

Claims (7)

1.一种脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，其特征在于，离合器包括传矩毂(1)、传矩盘(5)、压力盘(2)、钢球(3)、主弹簧(6)、复位弹簧(4)、调力螺母(7)和锁片(8)，

(一)传矩毂(1)，传矩毂(1)有筒形毂段(12)，其内圆壁面(11)上沿周向分布有啮合槽(10)；

(二)传矩盘(5)，传矩盘(5)包括桶形盘段(13)和外伸轴段(15)两部分；桶形盘段(13)的外圆壁面(18)与传矩毂(1)的内圆壁面(11)间隙配合；在桶形盘段(13)上，沿圆周分布有与传矩毂(1)的啮合槽(10)的数量和位置均对应的啮合孔(14)；啮合孔(14)沿传矩盘(5)周向的壁面形成传矩压力面(19)，沿传矩盘(5)轴向的壁面形成挤压钢球(3)的第一轴向挤压面(20)；第一轴向挤压面(20)的径向内侧有沿传矩盘(5)轴向凹陷形成的凹陷挤压面(21)；第一轴向挤压面(20)的内棱边倒圆形成第一圆角挤压面(22)；外伸轴段(15)的轴心孔(17)内壁有滑槽(16)；

(三)压力盘(2)，压力盘(2)包括压力盘体(25)和压力盘轴(26)两部份；压力盘体(25)的一侧盘面形成第二轴向挤压面(24)，第二轴向挤压面(24)的外圆棱边倒圆形成第二圆角挤压面(23)；压力盘轴(26)上有与调力螺母(7)配合的螺纹(27)，轴端有与锁片(8)配合止转的止转孔(28)；

压力盘(2)置于传矩毂(1)与传矩盘(5)构成的腔体中；钢球(3)和复位弹簧(4)沿径向装于传矩盘(5)和压力盘(2)形成的腔体中；主弹簧(6)和调力螺母(7)依次装于压力盘轴(26)上，并置于传矩盘(5)的外伸轴段(15)的轴心孔(17)内；压力盘轴(26)与传矩盘外伸轴段(15)的周向相对位置由锁片(8)锁定。

2.根据权利要求1所述的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，其特征是，传矩毂(1)的内圆壁上沿周向分布的啮合槽(10)数量为2～12个。

3.根据权利要求1所述的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，其特征是，啮合槽(10)的形式是圆柱槽或长圆槽或球窝或圆孔或长圆孔。

4.根据权利要求1所述的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，其特征是，传矩盘(5)的桶形盘段(13)和外伸轴段(15)为一体结构或分体固连结构。

5.根据权利要求1所述的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，其特征是，传矩盘(5)上的啮合孔(14)的形式是方孔或圆孔或圆角方孔。

6.根据权利要求1所述的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，其特征是，压力盘(2)的压力盘体(25)和压力盘轴(26)为一体结构或分体结构。

7.根据权利要求1所述的脱开自锁且力矩可调的径向球啮合离合器，其特征是，安放复位弹簧(4)的孔开在传矩盘(5)上或压力盘(2)上。

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