CN102086909B - 双联导向式牙嵌双向超越离合器 - Google Patents

Abstract

本牙嵌双向超越离合器的特征在于，其设置有工作方向互反且不可同时嵌合的绕同一轴线转动的两个导向式牙嵌单向超越离合器，该两个单向超越离合器的移动环或固定环以背靠背的形式刚性成一体，其还设置有包括控制环的控制机构，该机构能够可选择地阻上述两个单向超越离合器中的一个嵌合，并同时致使与该一个单向超越离合器对应的定点致动机构和导入机构失效，以将两个单向超越离合器的工作/嵌合状态设置成互反，从而将双向超越离合器的工作方向固定在一个选定的圆周朝向上。依据本发明的双向超越离合器，具有等同于牙嵌单向超越离合器的承载能力，成倍地高于现有技术，并且控制非常简单。

Description

双联导向式牙嵌双向超越离合器

相关申请

本发明是本申请人的中国专利申请200810161306.X和200820119499.8的从属专利申请，该两项专利申请的全部内容通过引用包含/结合于此。

技术领域

本发明涉及机械传动领域中的一种离合装置，以及包含此种离合装置的诸如联轴器、机动车滑行器、差速器、扳手之类的其它传动装置，特别涉及一种轴向嵌合式双向超越离合器。

背景技术

根据本申请人提出的中国专利申请200810161306.X和200820119499.8的牙嵌式双向超越离合器，虽然在性能和性价比上相对现有技术拥有显著的优越性，但其仍然存在可改进的地方。例如，该类牙嵌式双向超越离合器的导出机构均必需独立于传力嵌合机构并设置有独立的导出环。同时，为实现双向分离，其传力嵌合机构不仅必需具有较大的周向间隙/自由度，而且，其传力齿的横截面还必需呈大致的矩形。这直接降低了传力齿的周向宽度/齿厚，致使其承载能力相较同等直径的传力齿横截面大致呈锯齿形的牙嵌式单向超越离合器成倍地为低。

发明内容

本发明致力于解决上述问题，以完善和改进上述所结合的两项中国专利申请200810161306.X和200820119499.8。

本发明的目的在于，提出一种导出机构与传力嵌合机构刚性地结合在一起且不具有独立导出环的，承载能力等同于对应的牙嵌式单向超越离合器的双联导向式牙嵌双向超越离合器，其具有可任意设定工作方向的特点。

为达成上述发明目的，本发明之双联导向式牙嵌双向超越离合器，包括工作方向互反且不可同时接合的绕同一轴线回转的两个轴向嵌合式单向超越离合机构，该两个机构分别具有相对端面上均设置有锯齿形端面齿的固定环和移动环，并且以一对固定环或一对移动环的无齿端面背靠背轴向相连的形式双联，该每对环的各环之间至少轴向相对固定，且每对环各与一个外部传动构件至少耦合或啮合，致使该每对环的各环之间至少不可相对回转；上述两个单向超越离合机构均具有：包括固定环和移动环的沿一个圆周方向转动时传递转矩而沿另一个圆周方向转动时可致使自身分离的工作嵌合机构；至少包括一个设置有限制部的限位构件，以及设置在移动环上的可与该限制部发生轴向抵触的径向凸部的，用于可操作地限制工作嵌合机构嵌合以维持其分离状态的至少具备单轴向几何限制功能的限位机构；用于移动环与所述固定环二者间开始反超越转动时，致使工作嵌合机构轴向嵌合的绕所述轴线转动的转动导向式导入机构；用于反超越转动过程中，在移动环相对固定环转动至特定的圆周位置时致动所述导入机构的定点致动机构；以及，在限位机构限制工作嵌合机构嵌合的限制工况中，致使定点致动机构失效的具有致动失效构件的致动失效机构；上述限位构件和致动失效构件，均可分别相对移动环、固定环或与该固定环周向固定的转动构件，在周向、径向或轴向上位移有限距离。

需要特别说明的是，本申请文件所用的相关概念或名词的含义如下：

转动导向机构：将圆周相对转动转换为至少具有轴向相对移动的导向机构。包括螺旋升角严格一致和不严格一致的螺旋或部分螺旋机构、径向销槽机构、端面楔形机构、端面嵌合机构、端面棘轮机构及圆柱凸轮机构等。本申请中导入机构和定点导入机构均为转动导向式机构。

失效：与有效相反，指机构或构件由于人为或客观原因不能正常工作，丧失其基本功能之含义。

超越转动和反超越转动：都是转矩传递路径下游一方的转动构件相对转矩传递路径上游一方的转动构件的转动，只是前者的相对转动方向与所要传递的圆周力方向一致，而后者的相对转动方向却与之正好相反。

根据本发明的双联导向式牙嵌双向超越离合器，其通过将轴向背靠背相连的两个导向式牙嵌单向超越离合器设置成工作方向互反且不可同时嵌合的形式，再通过控制机构可选择地将其设置成工作/传力/嵌合状态也互反的形式，实现了本发明的目的。而且相比现有技术，成倍地提升了双向超越离合器的承载能力，提高了离合器的工作可靠性，更简化了其结构和控制机理。借助下述实施例的说明和附图，本发明的目的和优点将显得更为清楚和明了。

附图说明

图1是依据本发明的实施例一的非嵌合状态的简化的轴向剖面图。

图2是图1中固定环的示意图，(a)是右视图的轴向半剖图，(b)是主视图。

图3是以图2(b)中的局部剖视图视角表示的放大的棘爪安装示意图。

图4是图1中控制构件的示意图，(a)是主视图，(b)是左视图。

图5是图1中的工作嵌合机构、定点导入机构和控制机构的相关齿廓，在同一内圆柱面上的径向投影的局部展开图，以及定点导入机构在棘爪所处轴截面的对应的齿廓的假想轴向投影的局部展开图，其中，(a)对应于准备嵌合复位时的临界状态，(b)对应于传力工况，图中箭头表示相对转动方向。

图6是依据本发明的实施例二的非嵌合状态的简化的轴向剖面图。

图7是以图4(a)的视图角度表示的图6中的控制构件的示意图。

图8是图6中的工作嵌合机构、定点导入机构和控制机构的相关齿廓，在同一内圆柱面上的径向投影的局部展开图，以及定点导入机构在棘爪所处轴截面的对应的齿廓的假想轴向投影的局部展开图，其中，(a)对应于准备嵌合复位时的临界状态，(b)对应于传力工况，图中箭头表示相对转动方向。

图9是以图4(a)的视图角度表示的图6中的变形的分体控制构件的示意图。

图10是依据本发明的实施例三的非嵌合状态的简化的轴向剖面图。

图11是依据本发明的实施例四的非嵌合状态的简化的轴向剖面图。

图12是依据本发明的实施例五的非嵌合状态的简化的轴向剖面图。

图13是以图12的视角示出的该图中的导入构件的示意图。

图14是以图12的视角示出的该图中的控制构件的轴向剖面图。

图15是图12中柱销状棘爪的示意图，(a)是主视图，(b)是左视图。

图16是依据本发明的实施例六的非嵌合状态的简化的轴向剖面图。

具体实施方式

必要说明：本说明书的正文及所有附图中，相同或相似的构件及特征部位均采用相同的附图标记，并只在它们第一次出现时给予必要说明。同样，也不重复说明相同或类似机构的工作机理或过程。为区别设置在对称或对应位置上的相同的构件或特征部位，本说明书在其附图标记后面附加了字母，而在泛指说明或无需区别时，则不附加任何字母。

实施例一：周向力同步致动换向的双联导向式牙嵌双向超越离合器C1

参见图1，轮-轴传动形式的该双向超越离合器C1主要包括，两个轴向对置且工作方向互反的单向工作嵌合机构M1a、M1b，两个单向定点导入机构M2a、M2b，以及，一个对上述机构进行选择性致动的控制机构M5。上述各机构均绕轴线X转动。

实际上，该双联导向式牙嵌双向超越离合器C1，就是将上文所整体结合的两项中国专利申请中的两个导向式牙嵌单向超越离合器/机构，以移动环背靠背地轴向连接成刚性一体的最佳形式双联，再增加限位机构并改进相关控制机构的结果。

如图1～2所示，导出机构与传力嵌合机构刚性结合而成的工作嵌合机构M1a和M1b，最佳地是同一个机构M1以轴向对置的方式重复设置的结果，其包括移动环70和两个固定环50。其中，固定环50的内端面上周向均布有一组横截面大致为锯齿形的用于单向传力的径向型端面齿52，其设置有朝向一个圆周方向的平行于轴线X的传力齿侧面54，朝向另一个圆周方向的具有一定升角的螺旋型导出齿背面56，以及齿顶面58。相应地，双联的移动环70的两端面上设置有与端面齿52具有互补式构造的一组端面齿72a和72b，其具有由齿体内径向延伸出的作为径向凸部的限位凸台82，以及周向两侧的圆周朝向正好互反的传力齿侧面74和导出齿背面76，参见图5。于是，当传力齿侧面54与74相互啮合转动时，工作嵌合机构M1等同于传力嵌合机构，而当导出齿背面56与76相互啮合转动时，该机构M1又等同于导出机构。另外，移动环70的外周面上设置有构成花键齿78的用以传递转矩的特征曲面。为保证端面齿72与端面齿52啮合的可靠性，该花键齿78应最佳地为斜花键齿，并具有与导出齿背面76相反的旋向。显然，传递转矩的特征曲面除花键齿面外，还可以具体为诸如导向键槽和割线平面等。

应顺便指出的是，导出齿背面76以及双向导入棘齿122相对花键齿78的升角，也就是它们齿面之间的圆周夹角，必需分别大到足以确保移动环70不能分别楔合在相应的两个摩擦副表面所构成的空间楔形面之间的程度。

另外，两个固定环50的管状基体60的内周面上，分别设置有构成诸如花键齿的用以传递转矩的特征曲面，以分别与插装于其中的诸如传动轴(未示出)的外部传动构件直接耦合，并借此实现两环之间的周向相对固定。实际上，两个固定环50间还可以非最佳地具有不可回转一周的周向自由度，或者还可通过紧固件等与外部传动构件紧固成一体。两个管状基体60的相应端面上，则分别设置有成对匹配的一组轴向螺钉孔64，通过固定于其中的螺钉148，将两个固定环50a和50b以轴向对顶的形式相对固定。当然，也可以通过其它的任何方式实现该对顶式相对固定。此时，两端面齿52a和52b的齿顶面之间的最小轴向间距，最佳地大于移动环70的轴向最大宽度。当然，如果在移动环70与外环140的径向之间设置诸如凹槽式弹簧定位机构，将能最佳地确保超越工况中移动环70轴向位置的稳定，以有效避免其与固定环50之间的可能碰撞。

为与外界传递转矩，在工作嵌合机构M1的径向之外，最佳地设置有借助轴承146径向固定在固定环50上的外环140。其外周面上设置有构成诸如轮齿144的传力特征曲面，其内周面上设置有用以与花键齿78啮合并具有互补式构造的花键齿142。实际上，作为外部传动构件的外环140，并不是本发明的必需构件。例如，移动环70完全可以通过与外周面上设置有轮齿的齿轮的啮合来直接传递转矩，或者，在径向上内外翻转超越离合器C1的所有构件之间相对位置的变型方案中，移动环70可以通过与其内孔中的外周面上设置有花键齿的传动轴的啮合来传递转矩。

参见图1、3、4，导向棘轮式定点导入机构M2，由转动导向式导入机构和棘轮式定点致动机构刚性结合而成，其包括一组至少为一个(本例为三个)的具有自转轴孔的摆动式导入棘爪110，复位弹簧116，作为棘爪支座的管状基体60，以及，周向均布于移动环70内周面的螺旋型双向导入棘齿122。其中，棘齿122具有与导出齿背面76相同的旋向，并最佳地具有大于后者的升角和相等于端面齿52的个数。导入棘爪110具有与螺旋型双向导入棘齿122呈互补式构造的导向式啮合面，参见图5。借助棘爪轴118与棘爪轴孔114，导入棘爪110被铰接在位于管状基体60外周面上的周向型棘爪座槽112中。在导入棘爪110与棘爪座槽112的槽底面之间，设置有复位弹簧116。图3中具有特定曲线的复位弹簧116由弹簧丝或弹簧片制成，以利用控制构件90内周面的支撑限制作用。当然，该弹簧116还可以具有任何形式和安装位置，比如，置于导入棘爪110径向内侧槽底面的相应径向孔中的螺旋压簧或弧形钢丝/片弹簧。

导入棘爪110的位置设置具有这样的效果。即，当导入棘爪110与双向导入棘齿122啮合时，二者间的螺旋导向运动，将致使移动环70正好到达与固定环50实现完满嵌合/啮合的传力工位上，如图5(b)所示。也就是说，定点导入机构M2可以确保工作嵌合机构M1正常地工作。另外，在该转动导向过程中，双向导入棘齿122的轴向宽度足以确保其与对应导入棘爪110始终处于啮合状态。

继续参见图1、3、4，由两个限位机构和两个致动失效机构混合而成的控制机构M5主要包括，可有限转动但不可轴向移动地设置在两个固定环50的管状基体60外周面上的收缩型弹性开口环式控制构件90，该环由限位构件和致动失效构件一体形成，并具有环状基体108。环状基体108的一端设置有至少一个(本例为三个)可穿过固定环50b上相应的弧状通孔66以凸出于其外的操纵爪102。弧状通孔66与操纵爪102之间具有一定的周向自由度。显然，二固定环50a、50b之间的差异，仅仅在于弧状通孔66的有无和具有螺钉孔64的不同部分。

在环状基体108的两端部的外周面上，各设置有至少一个齿顶相对且齿廓最佳地相较轴向同位的端面齿52为小的端面型限位齿92a和92b。作为限制部的该限位齿92，其与对应的限位凸台82处于相同的径向高度上，其齿顶面轴向上最佳地与轴向同位的端面齿52的齿顶面同高。为实现有效限制/封堵，该齿顶面的周向宽度与轴向同位的端面齿52的齿槽入口的周向宽度的相差之值的二分之一，不大于与其轴向相对的端面齿72的齿顶面周向宽度。而在环状基体108轴向中部的相应位置上，则设置有与导入棘爪110a和110b分别对应的两组棘爪窗口104a和104b，两窗口分别具有致动边沿106a和106b，参见图4。

其中，两组限位齿92、棘爪窗口104与弧状通孔66等之间的位置关系具有这样的互反的设置效果。即，当操纵爪102周向上转动/位移有限距离至弧状通孔66的一个极端位置时，一方面，限位齿92a周向上将完全隐没在端面齿52a轮廓的径向投影界面之内，也就是等同于不存在，而限位齿92b的齿顶面则正好位于端面齿52b间的齿槽入口的周向中点上，以直接封堵限位凸台82b进入的方式，消除端面齿72b嵌入其齿槽中或者与其发生碰撞的可能，右侧限位机构因此处于限制工况。另一方面，导入棘爪110a将正好位于棘爪窗口104a中，可不受妨碍地自由摆动，导入棘爪110b则正好于周向转动中错过棘爪窗口104b，从而被致动边沿106b径向压迫绕自转轴转动一定角度至完全没入棘爪座槽112b中，失去自摆动和转动导向的能力。而当操纵爪102周向上转动/位移有限距离至弧状通孔66的另一个极端位置时，上述状态将正好互反。即，限位齿92b周向上将完全隐没在端面齿52b轮廓的径向投影界面之内，限位齿92a的齿顶面则正好位于端面齿52a间的齿槽入口的周向中点上，左侧限位机构因此处于限制工况；导入棘爪110b将正好位于棘爪窗口104b中，而导入棘爪110a则正好周向错过棘爪窗口104a并处于失效状态。

于是，通过周向转动控制构件90，控制机构M5在以阻止嵌合和取消转动导入功能的方式致使工作嵌合机构M1b和定点导入机构M2b失效的同时，还将致使工作嵌合机构M1a和定点导入机构M2a同时有效，从而将双向超越离合器C1设置成等同于图1中左半边的单向超越离合机构。反之，在以同样方式致使工作嵌合机构M1a和定点导入机构M2a失效的同时，还将致使工作嵌合机构M1b和定点导入机构M2b同时有效，从而将双向超越离合器C1设置成等同于图1中右半边的单向超越离合机构。因此，通过该两个单向超越离合机构互反式的交替工作，便实现了双向超越转动和传动的工作目的。显然，双向超越离合器C1不仅具有完全等同于牙嵌单向超越离合器的转矩能力，而且结构简单可靠，控制方便，具有相对更小的径向尺寸，因而，显著地优于现有技术中的所有双向超越离合器。

应该指出的是，装配双向超越离合器C1的关键步骤包括：首先，控制构件90应先套装于移动环70的内孔中，再随后者轴向套装到预装就绪的管状基体60a的外周面上。实际上，正是由于本步骤，控制构件90才制成开口环，但显然不是必需的。因为相对于整环，可以采取下述方法来应对，即，在套装于移动环70的内孔之后，再以诸如焊接或铆接的方式将限位齿92a或92b连接到控制构件90上。其次，在装配完外环140之后，将铰接好导入棘爪110b的固定环50b，以导入棘爪110b周向对准操纵爪102的方式，从右端套入控制构件90。再次，当导入棘爪110b轴向抵触到操纵爪102时，用工具由外环140与固定环50b之间的周向缝隙，或者通过周向转动分别将导入棘爪110b的尾部压至操纵爪102的内周面，然后再继续轴向套装过程至导入棘爪110b抵触至环状基体108，再以同样方式压下该导入棘爪110b便可完成轴向套装。最后，周向转动并对正固定环50a与50b，以螺钉148联接即可完成整个装配过程。

当然，将与导入棘爪110b发生抵触的环状基体108的相应端面部位，设置成由棘爪转轴部位轴向上逐渐远离的圆柱凸轮面，便可无需工具而借助其径向导向作用直接进行轴向压入过程。更进一步地，若将控制构件90由其环状基体108的轴向中线处分解成可借助相互嵌合的端面凸齿周向联动/固定的两个完整环，同样可以达到左右控制机构一体联动的目的，而装配过程将没有任何值得说明的特别之处，分别安装再用螺钉148联接即可。

还应顺便指出的是，如果令上述分解成左右两个独立整环的控制构件90类似图9那样周向之间不联动而相对自由，且都对称地设置有操纵爪102以实现各自控制的独立，那么显然可以任意设定工作方向，以穷尽工作嵌合机构M1a和M1b有效和无效的四种可能组合，致使双向超越离合器C1可沿0、1或2个圆周方向超越转动或传递转矩。例如，通过同时有效或同时无效两个工作嵌合机构M1，离合器C1将进一步具有在双向上传递转矩和零个方向上超越的联轴器工况，以及在零个方向上传递转矩和两个方向上超越的绝对分离的普通离合器工况。该工况可满足随时检修动力系统和以任意转速随时试车的现实需求。因此，其相对具有双动力驱动源的传动系统显得非常可贵，尤其是相对使用SSS同步离合器的大型舰船。

通过上述说明不难明了，双联导向式牙嵌双向超越离合器C1的工作过程非常简单，完全等同于具有锯齿形端面齿的单向超越离合器的工作过程。假定双向超越离合器C1处于如图1所示的超越工况，且被设定为左半边有效。即，图1中左半边的单向超越离合机构按由左侧观看时的逆时针方向工作转动，在逆时针方向上传递转矩和超越转动。此时，移动环70按图5(a)中箭头所指的反方向，也就是向着纸面下方相对固定环50a转动。由于限位齿92b的限制/对齿槽的封堵，移动环70不可能与固定环50b嵌合。另外，此时的导入棘爪110b处于失效状态，移动环70因此没有轴向右移的动力来源。也就是说，图1的右半边等同于不存在。

一旦双向超越离合器C1开始反超越转动，移动环70便按图5(a)中箭头所示方向相对固定环50a向着纸面上方转动。在摆动自如的导入棘爪110a与其遇到的第一个双向导入棘齿122啮合后，移动环70上的端面齿72a将沿最快捷的路径被由H点导向到与端面齿52a实现完满啮合的Y点，以完成其与固定环50a的嵌合，也就是完成工作嵌合机构M1a的嵌合，并停止反超越转动。其中，H点至Y点的轨迹等同于定点导入机构M2a的啮合轨迹。之后，双向超越离合器C1进入接合/嵌合/传力状态/工况，并工作如传力嵌合机构。于是，来自固定环50内孔中的传动轴的转矩，便通过端面齿52a和72a之间的啮合副传递给移动环70，再经过花键啮合副由移动环70传递至外环140，并最终由外环140的轮齿144传递至与其啮合的未示出的外部齿轮。当然，该转矩的传递路径也可以正好相反。

而当双向超越离合器C1开始超越转动，也就是移动环70再次按图5(a)中箭头所指的反方向相对固定环50a向着纸面下方转动时。工作嵌合机构M1a的转动导向运动将致使移动环70与固定环50a立即分离，各自独立转动。即，两个导出齿背面56a与76a之间的相对滑转，将端面齿72a导出端面齿52a的齿槽。图5(a)示出了双向超越离合器C1此时的几何位置关系，除了其中的箭头之外。

如果操纵控制机构M5以失效图1中的左半边工作嵌合机构M1 a，将双向超越离合器C1设置成仅图1中右半边有效的单向超越离合机构，双向超越离合器C1即可工作在顺时针方向上，也就是在换向于相反的方向上传递转矩和超越转动。不论工作嵌合机构M1a是在嵌合状态还是分离状态，该换向操作均仅仅需要在由左侧观看图1时的逆时针方向上，弹性地操纵控制构件90相对固定环50转动至极端位置即可。在分离/超越状态下，该操作将致使控制构件90立即转动到位，而在接合/嵌合状态下，该操作将随着双向超越离合器C1沿作为目标的顺时针方向转动时，于自然解除接合/嵌合状态的过程中致使控制构件90同步换向转动到位。之后，限位齿92b周向上将完全隐没在端面齿52b轮廓的径向投影界面之内，限位齿92a的齿顶面则正好位于端面齿52a间的齿槽入口的周向中点上，导入棘爪110b将正好位于棘爪窗口104b中，可以自由摆动，而导入棘爪110a则正好周向错过棘爪窗口104a，处于失效状态。双向超越离合器C1其后的工作过程完全如上，区别仅仅在于其动作是由互反的另一套机构所执行，因此，本申请不再进行重复说明。

通过上述说明不难发现，双向超越离合器C1中的控制构件90，实际上是限位构件与上述所整体结合的两项专利中的致动选择环、换向环和驱动环混合而成的单一构件。控制机构M5因此是限位机构和致动失效机构等的混合机构。尽管该控制机构M5由周向力致动，但显然地，该类机构也可以由轴向力致动，或者二者的综合致动。同样，该机构M5也可以是非纯机械的气动、液压和电磁类等机构中的任何一种，只要能够实现上述控制目的即可。例如，图7便示出了一种由轴向力致动的控制机构M5的控制构件90，其结构将详细说明于后。

还应该说明的是，对控制机构M5，或者说对控制构件90的致动，可以也易于通过机械、气/液压或电磁等机构以人为控制的方式完成，或以自动控制的方式完成。比如，可以借助本申请人的名为相对运动方向传感装置的中国专利申请200910168022.8和200820177253.6，实施完全自适应的致动换向，以使双向超越离合器的工作方向实时自适应地对应于其主动传动轴的转动方向，而无需任何人为干涉。本申请人的中国发明专利申请200810080503.9对该自适应的致动换向实施方案给予了详细的说明和图示。该三项专利申请的全文以参引的方式合并于此，本申请不再予以过多说明。

另外，双向超越离合器C1还可以采用棘爪保持机构，以降低复位弹簧116的弹性疲劳强度并延长其工作寿命。关于该棘爪保持机构的结构形式和工作机理，上文所整体结合的中国专利申请200810161306.X中有详细的说明，这里不再重复。

由图1～5不难发现，依据本发明的双向超越离合器C1，其因没有单独的传力齿和导出齿而具有主要齿形单一的特点，其控制机理和结构也相对简单，因此，相对于现有技术的嵌合式双向超越离合器，其具有更高的制作效率。

观察图1还不难推知，尽管包括下述实施例的本发明示出的固定环50几乎均具有刚性一体的管状基体60，但这并不是必需的。显然地，二者可以通过诸如螺钉或焊接等方式紧固成一个组合构件，而且，该两个管状基体60还可合并成一个环，以利于装配。或者，该两个管状基体60同时与一个例如固定环50a刚性成一体，而与另一个例如固定环50b通过诸如螺钉等紧固成一个组合构件。

容易明了，依据本发明的所有双向超越离合器，包括上述说明的变型方案，均可径向上内外翻转它们的位置关系。但应该指出的是，同等直径时，工作嵌合机构M1径向上位于定点导入机构M2之外的布局将具有相对更大的承载能力，应该是优选的方案。而且，其导入棘爪110上的离心力相对较小，可降低其磨损强度和对复位弹簧116的弹性力要求，利于提高设计自由度。

同样，去掉双向超越离合器C1中的轴承146，将外环140延伸出可与一个未示出的传动轴直接耦合的缩径轴套，或者，以一个设置有互补式构造的内花键的延伸轴套套装在外环140上，即可获得双向超越离合器C1的轴一轴传动形式的变型。

实施例二：轴向力同步致动换向的双联导向式牙嵌双向超越离合器C2

如图6所示，双向超越离合器C2与C1的唯一不同在于，其控制机构M5中的控制构件90具有图7所示的轴向力致动形式。该控制构件90与图4所示的不同之处在于，与具体为螺旋型双向导入棘齿122的径向凸部/周面齿对应，其限制部具体为设置在环状基体108外周面上的限位凸缘96a和96b，棘爪窗口104a和104b分别具有轴向相对的圆柱凸轮面式的致动边沿106a和106b。与此对应，移动环70上不再具有限位凸台82，控制构件90可相对固定环50a和50b的外周面轴向移动有限距离，但却不可相对其周向转动。

参见图6～8，其中，限位凸缘96、环状基体108以及棘爪窗口104等具有这样的设置效果。即，当控制构件90轴向上移动/位移有限距离至固定环50a一侧的极端位置时，一方面，导入棘爪110a将正好位于棘爪窗口104a中，可不受妨碍地自由摆动，而导入棘爪110b则正好轴向错过棘爪窗口104b，并在左移过程中被致动边沿106b径向导向/压低至控制构件90的内周面上，处于失效状态。另一方面，限位凸缘96a将不能抵触上双向导入棘齿122，但在两个端面齿72a和52a完全分离之后，也就是工作嵌合机构M1a完全分离之后，以及端面齿72b到达进入端面齿52b的齿槽槽口或与该齿可以发生碰撞的临界轴向高度之前，限位凸缘96b即已经轴向抵触至双向导入棘齿122，以使右侧限位机构处于限制工况。而当控制构件90轴向上移动/位移有限距离至固定环50b一侧的极端位置时，一方面，导入棘爪110b将正好位于棘爪窗口104b中，而导入棘爪110a则正好轴向错过棘爪窗口104a，并在右移过程中被致动边沿106a径向导向/压低至控制构件90的内周面上，处于失效状态。另一方面，限位凸缘96b将不能抵触上双向导入棘齿122，但在两个端面齿72b和52b完全分离之后，以及端面齿72a到达进入端面齿52a的齿槽槽口或与该齿可以发生碰撞的临界轴向高度之前，限位凸缘96a即已经轴向抵触至双向导入棘齿122，以使左侧限位机构处于限制工况。

除了控制构件90的换向位移由周向改为轴向之外，本实施例与实施例一具有完全相同的换向实质和类似过程。即，弹性地操纵控制构件90相对固定环50轴向移动至极端位置后，在分离/超越状态下，该操作将致使控制构件90立即移动到位，而在接合/嵌合状态下，该操作将随着双向超越离合器C2沿目标方向转动时，于自然解除接合/嵌合状态的过程中致使控制构件90同步换向移动到位。图8给出了该离合器C2的工作示意图。其与双向超越离合器C1具有完全相同的工作过程，故不再重复说明。

另外，如实施例一中所述，将图7所示的控制构件90变形为如图9所示的两个独立的、周向和轴向之间相对自由的完整控制构件90a和90b，并且两个固定环50上均设置相应的弧状通孔66，双向超越离合器C2便可进一步具有如上所述的联轴器工况和普通离合器工况，可用作机动车滑行器。

相对于双向超越离合器C1，双向超越离合器C2的优点在于，其限位关系的成立与否与端面齿52、72以及限位齿92的齿槽槽口或齿顶宽度无关，并因为具有更大的设计自由度以实现控制目的。

实施例三：轴向力分别致动换向的双联导向式牙嵌双向超越离合器C3

参见图10，实施例三是对图9所示的实施例二的简单变型，其内外翻转了定点导入机构M2的径向位置。即，双向超越离合器C3中，两个导入棘爪110被铰接在移动环70的内周面上，同旋向的两个朝向互反的螺旋型单向导入棘齿124，分别设置在两个固定环的管状基体60相应轴向段的外周面上。相应地，借助设置于圆周面之间的诸如销槽类的径向嵌合机构，致动失效构件80可轴向滑动但不可旋转地连接到移动环70的内周面上，与限位构件100组成致动失效机构。该致动失效构件80是一个仅具有图7所示的位于限位凸缘96a与96b轴向之间的中间部分的完整环。图7中的其余部分则变形为仅可轴向滑动的两个限位构件100，用以轴向限制移动环70和致动致动失效构件80。该限位构件100具有平面环状基体，以及设置在其同一端面的一组例如三个的限位齿92。该限位齿92从轴向两端可滑动地相对插装在位于固定环50上相应的弧状通孔66中，以与移动环70环形基体上的作为径向凸部的内径向周向凸缘86轴向相对，构成具有单轴向几何限定功能的限位机构。同时，限位齿92顶部设置有内径向的致动凸起97，以用于轴向致动致动失效构件80。与此对应，弧状通孔66的内径向壁面上设置有对应的轴向凹槽，以使致动凸起97可以轴向安装到位。

其中，如图10所示，限位构件100、致动失效构件80具有这样互反的设置效果。即，限位构件100b轴向移至贴紧固定环50b，限位构件100a轴向移至整体低于固定环50a的端面齿52a的齿根时，一方面，致动凸起97b对致动失效构件80相对移动环70的轴向限位或抵触，将致使导入棘爪110a正好位于棘爪窗口104a中，而导入棘爪110b则正好轴向错过棘爪窗口104b而处于失效状态。另一方面，移动环70轴向上可以与固定环50a嵌合和分离，但由于限位齿92b的限制而不能与固定环50b碰撞，更不能与其嵌合。相反，当限位构件100a轴向移至贴紧固定环50a，限位构件100b轴向移至整体低于固定环50b的端面齿52b的齿根时，一方面，致动凸起97a对致动失效构件80相对移动环70的轴向限位或抵触，将致使导入棘爪110b正好位于棘爪窗口104b中，而导入棘爪110a则正好轴向错过棘爪窗口104a而处于失效状态。另一方面，移动环70轴向上可以与固定环50b嵌合和分离，但由于限位齿92a的限制而不能与固定环50a碰撞，更不能与其嵌合。最佳地，在双向超越离合器C3的嵌合过程中，，致动失效构件80的轴向自由度应能保证该构件不与相应的固定环50轴向抵触。

本实施例除了分别控制换向过程以外，工作过程完全如上。此处不再重复。

实施例四：轴向力分别致动换向的双联导向式牙嵌双向超越离合器C4

对比图11和图6可以看出，双向超越离合器C4是以图9所示的控制构件90对图6所示实施例二变型后的再变型。其取消了图9所示的控制构件90的位于限位凸缘96a与96b轴向之间的所有中间部分，仅剩下两个环状限位构件100。所述中间部分的控制功能由两个轴向对置的控制构件90承担。控制构件90具有平面环状基体，其外径部位端面用于轴向驱动限位构件100到达限位位置，以及，设置在其同一端面上的例如三个的一组致动销94。该致动销94头部的径向外侧设置有楔形导向斜面，并从轴向两端相对地插装在位于管状基体60上相应的轴向孔中。该导向斜面可抵触于导入棘爪110的由其爪体延伸至其自转轴另一侧的棘爪尾部的径向内缘，以在轴向压入时利用斜面导向作用致使该导入棘爪110绕自转轴转动一定角度，从而致其径向缩回而失效。

显然，上述导向斜面也可以设置在致动销94头部的径向内侧，以与直接设置在导入棘爪110爪体的径向外缘，或者其中间孔的内径一侧的相关部位作用。，

两个双向超越离合器C2和C4中的控制构件90的设置效果完全类似，区别仅仅在于，前者的棘爪窗口104的作用被后者的致动销94替代。

应该指出的是，本实施例中，限位构件100的轴向缩回动作非主动完成，而是在换向结束失去控制构件90的支撑之后，于同侧工作嵌合机构M1的第一次嵌合过程中，被轴向移动的移动环70推回到缩回位置上。

实施例五：轴向力分别致动换向的双联导向式牙嵌双向超越离合器C5

与上述所有变型相类似，本实施例的不同仍表现在控制结构方面。但与上述实施例完全不同的是，图12～15所示的双向超越离合器C5，将定点导入机构M2分解成为两个各自独立的导入机构M3和定点致动机构M4。其中，导入机构M3是旋向同前的螺旋导向机构，其包括设置在环状导入构件120外周面中部凸缘上的螺旋齿128，以及设置在移动环70内周面的与螺旋齿128具有互补式构造的内螺旋齿，参见图13。定点致动机构M4是端面/空间棘轮机构，其包括分别设置在导入构件120两端面上的朝向互反的各一周单向棘齿126a和126b，以及，分别设置在两个固定环50a和50b的相应轴向孔中的两个柱销状棘爪130a和130b。

另外，两个固定环50之间的轴向固定方式改为周向T形槽嵌合式。即，在两个管状基体60的相对端面的内径和外径部位分别设置端面凸缘，再以周向交错的形式在该两个凸缘上分别设置一组径向上指向对方的径向凸齿84a和84b。其中，内径向凸齿84a构成周向T形槽，外径向凸齿84b构成周向T形齿。装配时，在径向凸齿84b以周向交错的方式轴向抵触到径向凸齿84a所围成的周向T形槽底端面后，再周向转动至双方相互嵌合即可。最后，借助同时贯穿于两个管状基体60中的传动轴使该二环周向上相对固定。

如图12、14～15所示，由限位构件与致动失效构件刚性一体的控制构件90，具有平面环状基体，以及，设置于该基体同一端面上的一组例如三个的限位齿92，其上呈轴向地设置有一个狭长形弹簧座孔98。该限位齿92最佳地具有相对同侧端面齿52为小的齿廓，其齿顶面的周向宽度与轴向同位的端面齿52的齿槽入口的周向宽度的相差之值的二分之一，最佳地小于与其轴向相对的端面齿72的齿顶面的周向宽度。径向上，棘爪130的柱状基体132，可滑动地整体收容在类似图2(b)中的弧状通孔66径向内壁面的轴向滑槽中，其径向凸起134径向向外地收容在限位齿92的弹簧座孔98的顶部。该径向凸起134与弹簧座孔98的底部之间设置有复位弹簧116，以使棘爪130始终具有移向限位齿92齿顶部的趋势。为保证柱状基体132不与弹簧座孔98的底部端面发生轴向抵触，前者的长度必需大于后者的轴向长度。

控制构件90以及棘爪130具有这样的设置效果。即，附装有棘爪130和复位弹簧116的两个控制构件90，分别由轴向两端滑动地相对插装入两个固定环50的弧状通孔66a和66b并轴向推至极端位置时，一方面，径向上位于单向棘齿126之外的限位齿92的齿顶部，应最佳地不低于同侧端面齿52的齿顶面，并且，限位齿92的齿顶面的中心，周向上正好对准该同侧端面齿52的齿槽入口的周向中点，以有效限制/封堵其轴向相对的同径向高度的作为径向凸部的端面齿72的内径向延伸部分。另一方面，棘爪130正好与导入构件120组成定点致动机构M4。而当限位齿92的齿顶面低于同侧端面齿52的齿底面时，棘爪130和复位弹簧116的主体，仍位于弧状通孔66中，仍能完好地附装在控制构件90上而不解体。

于是显然地，只要控制两个控制构件90轴向停留的位置，便可分别/同时组成或无效两个定点致动机构M4a和M4b，以与上述说明完全类似的方式，实现双向超越离合器C5沿0、1或2个圆周方向超越转动或传递转矩的工况。鉴于本实施例只是将上述实施例中由定点导入机构M2同时完成的转动导向功能和定点致动功能，简单地改由导入机构M3和定点致动机构M4分别同时独立完成，以及，除了定点致动机构M4a、M4b与其所对应的/控制的工作嵌合机构M1a、M1b不再轴向同处一侧之外，没有任何实质的区别，因此，此处无需重复说明工作过程。

至此不难发现，定点致动机构M4、定点导入机构M2、致动失效机构/控制机构M5，并不必需与工作嵌合机构M1处于轴向同一侧。但无庸置疑地，本说明书中所有附图标记后附加有字母a和b的构件或特征部位，均分别对应地属于并构成相应双向超越离合器中的两个不同的单向超越离合机构。

同样，对比上述实施例不难推知，本实施例比前述所有实施例都容易安装和维护保养，尤其是检查和更换复位弹簧116。另外，本实施例的复位弹簧116还可设置于上述轴向滑槽中，以直接作用在棘爪130柱状基体132的尾端，并以螺纹堵头为其提供轴向支撑。或者，在柱状基体132的尾端，再设置一直径稍小于该柱状基体132的导杆，复位弹簧116套于其上并支撑在控制构件90的环状基体的内端面上，而导杆的尾端则滑动地插装在该环状基体的相应通孔中。

实施例六：周向力同步致动换向的双联导向式牙嵌双向超越离合器C6

不同于所有上述实施例中的双联两个移动环70的模式，双向超越离合器C6采用的是双联两个固定环50的模式。参见图16，轴向居中的两个固定环50a和50b最佳地刚性为一体，其外周面上设置有用于传递转矩的轮齿144。为了封装，专门设置有借助螺栓156与固定环50紧固成一体的两个支撑壳154a和154b。该两个支撑环154通过两个轴承146径向固定在花键毂形式的外环140两端的外周面上。两个完全相同的移动环70分别设置在固定环50的轴向两端，并通过其内周面的与花键齿142互补构造的花键齿不可旋转地连接在外环140的外周面上。移动环70的轴向自由度，可使该环与固定环50分别嵌合，当一个例如移动环70b嵌合时，两个管状基体60的相互抵触，将致使另一个例如移动环70a不能嵌合或与固定环50发生碰撞。

双向超越离合器C6的定点导入机构M2是实施例一中的同一机构的简单变型。对应于双联模式的改变，该机构M2径向上内外翻转位置关系成为如图16所示的设置形式。该机构M2的双向导入棘齿122，分解成同旋向的两个朝向互反的螺旋型单向导入棘齿124a和124b，分别设置在移动环70a和70b的外周面上。该机构M2的两个导入棘爪110分别铰接在两个支撑壳154上，其两个控制构件90均具有可穿过支撑壳154的相应弧状通孔以凸出于其端面之外的操纵爪102。相应地，为做到周向一体联动，一个例如控制构件90a的具有限位齿92的端面上设置的至少一个端面凸起95，以具有一定周向自由度的方式穿过固定环50的相应通孔，与另一个例如控制构件90b的具有限位齿92的端面上设置的相应凹槽嵌合，构成端面销槽式嵌合机构，从而实现两个控制构件90之间完全同步的周向一体联动。其中，上述周向自由度足够保证两个一体联动的控制构件90在两个周向极端位置之间的自由转动。

定点导入机构M2等的设置方式，工作方式，以及双向超越离合器C6的工作过程几乎完全相同于图1所示的双向超越离合器C1，故此不再重复说明。

显然，由于专门设置两个支撑壳154的缘故，本实施例的轴向尺寸大于前述实施例，轴向上的移动质量也明显大于前述实施例。并且相对地，工作嵌合机构M1径向上位于定点导入机构M2之内的本实施例的承载能力，应该较前述实施例的位于之外布局的为小。另外，两个固定环50间的相连方式还可以是非最佳/最基本的周向固定，或者不可回转一周的周向限定。

同样显然地，双向超越离合器C6可以具有类似图12所示的变型。即，设置有端面单向棘齿的两个导入环分别替代两个控制构件90a和90b，螺旋齿式导入机构M3设置在导入环与两个支撑壳154的径向之间，定点致动机构M4设置在导入环与移动环径向之间。同时，限位机构的限位齿穿过紧靠固定环50的支撑壳154的开口端的径向孔，以及设置在导入环上的相应的径向孔布置到与移动环上的限位凸台82相同的径向高度上，借助径向或周向的有限距离位移实现有选择地对移动环70的轴向阻挡。当然，限位机构也可以是设置在支撑壳154与移动环70轴向之间的具有双轴向限制功能的诸如滑环式操动机构。

工业适用性

本发明可直接应用于几乎所有机械双向传动领域，尤其是除直接分度外的大转矩超越和逆止应用场合。特别适用于汽轮发电机组，各型水面舰船，双发动机直升机，轮式机动车辆的滑行器，手动扳手等的双向动力传动系统等等。具备通用于几乎所有转速、所有转矩和所有功率的传动能力。

以上仅仅是本发明针对其有限实施例给予的描述和图示，具有一定程度的特殊性，但应该理解的是，所提及的实施例和附图都仅仅用于说明的目的，而不用于限制本发明及其保护范围，其各种变化、等同、互换以及更动结构或各构件的布置，都将被认为未脱离开本发明构思的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双联导向式牙嵌双向超越离合器，包括：

工作方向互反且不可同时接合的绕同一轴线回转的两个单向超越离合机构；该两个单向超越离合机构均具有：

沿一个圆周方向转动时传递转矩而沿另一个圆周方向转动时可致使自身分离的工作嵌合机构，其包括一对绕所述轴线回转并可轴向相互嵌合的固定环和移动环，该两个环的相对的端面上均设置有横截面大致为锯齿形的端面齿；

至少具备单轴向几何限制功能的限位机构，用于可操作地限制所述工作嵌合机构嵌合以维持其完全分离状态，其至少包括一个设置有限制部的限位构件，以及设置在所述移动环上的可与该限制部发生轴向抵触的径向凸部；

绕所述轴线转动的导入机构，其用于所述移动环与所述固定环二者间开始反超越转动时，致使所述移动环轴向移向所述固定环，以将所述移动环的所述端面齿导入到所述固定环的所述端面齿之间的齿槽中，从而恢复所述工作嵌合机构的轴向嵌合；

定点致动机构，其用于所述反超越转动过程中，在所述移动环相对所述固定环转动至特定的圆周位置时致动所述导入机构，以使该导入机构完成所述导入运动；以及

在所述限位机构限制所述工作嵌合机构嵌合的限制工况中，用于致使所述定点致动机构失效的具有致动失效构件的致动失效机构；

其中，所述两个单向超越离合机构以一对所述固定环和一对所述移动环之一的无齿端面背靠背轴向相连的形式双联，该每对环的各环之间至少轴向相对固定，且该每对环各与一个外部传动构件至少以耦合和啮合中的一种方式相连接，以使该每对环的各环之间至少不可相对回转；所述限位构件和所述致动失效构件，均可以分别相对所述移动环、所述固定环和与该固定环周向固定的转动构件中的一个，在至少周向、径向和轴向之一的方向上位移有限距离。

2.按权利要求1所述的双向超越离合器，其特征在于：所述限制部是所述限位构件上的端面型限位齿或周面限位凸缘，所述径向凸部是所述移动环的所述端面齿的径向延伸体、该移动环环形基体的径向凸缘或设置在该径向凸缘上的周面齿。

3.按权利要求2所述的双向超越离合器，其特征在于：两个所述致动失效构件形成为一个刚性整体。

4.按权利要求2所述的双向超越离合器，其特征在于：同一个所述单向超越离合机构的所述限位构件与所述致动失效构件形成为一个控制构件，所述限位机构与所述致动失效机构因此合成为一个控制机构。

5.按权利要求4所述的双向超越离合器，其特征在于：两个所述控制构件在至少周向和轴向之一的方向上联动，两个所述控制机构因此成为一个联动的控制机构。

6.按权利要求2所述的双向超越离合器，其特征在于：

(a)还包括一个绕所述轴线转动的导入构件，该构件径向上位于所述固定环和与该固定环周向固定的转动构件中的一个与所述移动环之间；

(b)所述导入机构是螺旋齿机构，其螺旋齿分别设置在所述导入构件与所述固定环和所述移动环二环中的一个之间的两个圆周面上；

(c)所述定点致动机构是棘轮机构，其棘齿和棘爪分别设置在所述导入构件上，所述固定环和所述移动环中不具有所述螺旋齿的另一个环以及与该另一个环周向固定的转动构件中的一个上。

7.按权利要求1～5任一项所述的双向超越离合器，其特征在于：

(a)所述定点致动机构是棘轮机构，其棘齿和棘爪分别设置在所述移动环上，以及所述固定环和与该固定环周向固定的转动构件中的一个上；

(b)所述致动失效构件与作为所述棘爪的支座的构件相连接，并相对该支座位移所述有限距离，其上设置有可致使所述棘爪自转一定角度以使该所述棘爪失去与对应的所述棘齿相啮合的能力的作用部位，该作用部位是棘爪窗口/缺口的致动边沿和致动销头部导向斜面中的一个。

8.按权利要求7所述的双向超越离合器，其特征在于：所述导入机构与所述定点致动机构刚性地结合成一个导向棘轮式定点导入机构，即，所述棘爪和所述棘齿的啮合面与所述轴线不平行，且具有转动导向功能。

9.按权利要求1～6任一项所述的双向超越离合器，其特征在于：两个所述移动环形式为一个刚性整体，其内周面和外周面中的一个上设置有用以传递转矩的特征曲面。

10.按权利要求9所述的双向超越离合器，其特征在于：所述特征曲面是不平行于所述轴线的周面齿的啮合面，该啮合面具有与所述移动环的所述锯齿形端面齿的齿背面相反的圆周旋向。