CN101639103A - 外星轮式超越离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种外星轮式超越离合器，属于离合器类制造技术领域。本发明设有外星轮(1)、镶块(2)、滚柱(3)、永久磁铁(4)、内圈(5)，其中在外星轮一侧设有放置永久磁铁的凹槽，外星轮的星轮工作面为燕尾槽型镶嵌合金(2)[简称镶块]，且工作面为对数螺旋线曲面。这种离合器制造工艺简单，工作可靠性高，承载扭矩大，使用寿命长，可承受较大的扭矩力和冲击力，可在高速重载的情况下长时间工作。

Description

外星轮式超越离合器

技术领域

本发明公开一种外星轮式超越离合器，属于离合器类制造技术领域。

背景技术

超越离合器又称单向离合器，或单向轴承，是一种只能从一个转向传递功率的装置。当主动滚道的速度与从动滚道的速度相同时进行传动，而当主动滚道的速度小于从动滚道的速度时，从动滚道能自由转动。超越离合器广泛运用于飞机、坦克、军用卡车、重型卡车、越野汽车、装载机、轮船、叉车、汽车、摩托车、车床、印刷机械、纺织机械、螺母成型机、弹簧机、生产线的间歇传动机构、矿山机械、扳手等。如在装载机中，其变速器普遍采用二轴总成，传统的二轴总成均采用内星轮滚柱式超越离合器，该超越离合器处于超越状态时，内星轮的速度大于外环齿轮，这时内星轮带动滚柱高速旋转，由于滚柱高速旋转产生很大的离心力与外环齿轮内滚道进行摩擦，因而产生很大磨损从而导致因自锁角的变大而失效。当超越离合器啮合发生时，滚柱处于运动状态，由于离心力和惯性力的作用，不能使滚柱同步啮合，且啮合的个数少，造成超越离合器容量不足而损坏。故同步性差，磨损快。且超越离合器内一般采用圆线弹簧，其抗疲劳强度差，容易产生疲劳形变和断裂，而导致超越离合器的早期损坏。

现有的超越离合器是由最早期的棘爪-棘轮机构演化而成，初期形态为滚柱星轮式(ramp&roller)，滚柱式超越离合器历史悠久，据文献记载，1878年以“换向电动机”为题载入德国DRP2804.47h5专利中。随后的近百年，滚柱超越离合器不断的发展和完善，结构型式增多，应用也较普遍。楔块超越离合器是继滚柱超越离合器之后开发的一种新型离合器。自问世以来，以承载能力大，自锁可靠，反向解脱轻便，结构紧凑，制造加工方便容易，在机械传动中得到广泛的应用。设计离合器时，根据作用要求选用不同形状的楔块，但楔块式离合器用于重载和连续不断振动，由于保持架钢性不足易产生变形，导致不同步而使离合器失效。

中国实用新型专利号为00208643.3的文献，公开了一种斜槽式单向超越离合器，属于外星轮滚柱式超越离合器，这种超越离合器的星轮一般采用20CrMnTi或轴承钢两类材料制造：(1)采用20CrMnTi材料加工成型后进行渗碳热处理，渗碳层深度要求在0.8-1.2mm，其变形量较大；星轮斜面空间小，难于进行磨削加工，因此精度无法满足设计要求而导致离合器失效；(2)采用轴承钢材料加工，一般是采用线切割进行加工成型。慢走丝进行加工，成本昂贵，没有经济价值；快走丝进行加工，表面粗糙度不能满足设计要求而导致离合器早期失效。综述以上，这种超越离合器具有以下几方面的缺憾：

1.该制造精度不能满足设计要求，因而导致离合器早期失效；

2.弹簧片在传递扭矩时容易产生疲劳折断；

3.弹簧制造的长短不同，导致预压力不均匀，易产生机械磨损；

4.传动噪音大；

5.工作面采用平面型，当受载时，自锁角变化大，导致受力不均而破坏工作面，导致离合器失效。

发明内容

针对现有离合器结构制造技术的不足，本发明提供了一种结构合理、承载能力强的外星轮式超越离合器，既能承受高速重载，又能承受载荷急剧变化和连续不断振动，使离合器不打滑，大大延长该离合器的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种外星轮式超越离合器包括外星轮、镶块、滚柱和内圈，其中：该离合器还包括磁性件，外星轮一侧设有容置磁性件的凹槽，该凹槽与滚柱槽相通，并且磁性件设置于邻近滚柱一侧。

所述外星轮的星轮工作面是与滚柱相接触的若干个镶块，各镶块是燕尾槽型镶嵌合金。

所述的镶块工作面为对数螺旋线曲面。

所述镶嵌合金为耐高温合金钢，可以为Cr12MoV或高速钢或钨钢。

所述的镶块沿周过盈配合于外星轮上，并且每个镶块位于相对应的滚柱上方。

所述的磁性件为永久磁铁，并且，外星轮一侧内所放置的永久磁铁的配合方式为过度配合。

所述的外星轮镶块上的对数螺旋线曲面与滚柱和内圈之间形成的楔角为2.38°。

本发明具有如下有益的效果：

1、本发明在外星轮一侧放置永久磁铁，永久磁铁镶嵌在凹槽内，通过磁力使滚柱与镶块的工作面始终保持力的接触，在磁力的作用下无机械磨损，传动噪音小，可靠性高；

2、外星轮的星轮工作面为燕尾槽型镶嵌合金，提高抗磨损能力，便于制造，且星轮的工作面为对数螺旋线曲面，确保摩擦角(即楔角)恒定；

3、本发明用磁铁替代了专利文献00208643.3中的弹簧，避免了弹簧容易产生疲劳折断的不足，具有创造性；

4、本发明超越离合器的星轮可用20CrMnTi加工，不需热处理，加工完变形小，镶块加工完后进行镶嵌，易于满足设计要求，表面粗糙度为

锥度可控制在0.005/20mm。故制造工艺简单，工作可靠性高，承载扭矩大，使用寿命长，可承受较大的扭矩力和冲击力，可在高速重载的情况下长时间工作。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明局部示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例：结构如图1、图2所示，一种外星轮式超越离合器包括外星轮(1)、镶块(2)、滚柱(3)和内圈(5)，其中：该离合器还包括磁性件，外星轮(1)一侧设有容置磁性件的凹槽，该凹槽与滚柱槽相通，并且磁性件设置于邻近滚柱一侧。磁性件为永久磁铁(4)，并且，外星轮(1)一侧内所放置的永久磁铁(4)的配合方式为过度配合。外星轮(1)的星轮工作面是与滚柱3相接触的若干个镶块(2)，各镶块是燕尾槽型镶嵌合金。

镶块工作面(6)为对数螺旋线曲面，其与滚柱(3)相接触。各个镶块沿周过盈配合于外星轮上，并且每个镶块位于相对应的滚柱上方。

镶嵌合金为耐高温合金钢，可以为Cr12MoV或高速钢或钨钢。

上述的外星轮镶块(2)上的对数螺旋线曲面与滚柱和内圈之间形成的楔角为2.38°±0.1°。

图1中在外星轮(1)一侧放置永久磁铁(4)，永久磁铁镶嵌在凹槽内，通过磁力使滚柱(3)与镶块(2)的工作面始终保持力的接触，在磁力的作用下无机械磨损，传动噪音小，可靠性高。外星轮的星轮工作面为燕尾槽型镶嵌合金，提高抗磨损能力，便于制造，且星轮的工作面为对数螺旋线曲面，确保摩擦角(即楔角)恒定，当离合器受载，滚道将发生弹性变形，由于是对数螺旋线曲面设计，楔角不发生改变，确保离合器不打滑。

使用过程如图1所示，当外星轮相对不转，内圈(5)顺时针方向旋转时，外星轮镶块上的对数螺旋线曲面与滚柱(3)和内圈(5)之间形成的楔角为2.38°超越离合器处于楔紧啮合状态；反之内圈(5)逆时针方向旋转时，离合器处于脱开超越状态。

优点：本发明同时利用内圈及外星轮将18个镶块精准定位，在离心力和惯性力作用下工作，达到全同步效果，提升原扭矩2,500N·m至10,000N·m以上。其中镶块采用SKD11材料纳米加工方法，尺寸精度达3μm，工作面采用对数螺旋线曲面保证其长寿命，经使用分析其寿命至少在8,000小时以上。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所为做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (7)

1、一种外星轮式超越离合器包括外星轮(1)、镶块(2)、滚柱(3)和内圈(5)，其特征在于：该离合器还包括磁性件，外星轮(1)一侧设有容置磁性件的凹槽，该凹槽与滚柱槽相通，并且磁性件设置于邻近滚柱一侧。

2、根据权利要求1所述的外星轮式超越离合器，其特征在于：所述外星轮(1)的星轮工作面是与滚柱(3)相接触的若干个镶块(2)，各镶块是燕尾槽型镶嵌合金。

3、根据权利要求1或2所述的外星轮式超越离合器，其特征在于：所述的镶块工作面(6)为对数螺旋线曲面。

4、根据权利要求2所述的外星轮式超越离合器，其特征在于：所述镶嵌合金为耐高温合金钢，可以为Cr12MoV或高速钢或钨钢。

5、根据权利要求1所述的外星轮式超越离合器，其特征在于：所述的镶块(2)沿周过盈配合于外星轮上，并且每个镶块位于相对应的滚柱上方。

6、根据权利要求1所述的外星轮式超越离合器，其特征在于：所述的磁性件为永久磁铁(4)，并且，外星轮(1)一侧内所放置永久磁铁的配合方式为过度配合。

7、根据权利要求1所述的外星轮式超越离合器，其特征在于：所述的外星轮镶块(2)上的对数螺旋线曲面与滚柱和内圈之间形成的楔角为2.38度±0.1度。

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