CN102287459B - 重载型超越离合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重载型超越离合器，包括外圈、内圈、滚柱和保持架，保持架包括撑环Ⅰ、撑环Ⅱ和与滚柱一一对应的支撑柱，支撑柱上沿轴向固定分布有簧片，所述簧片沿啮合槽的啮合方向对滚柱施加预紧力，本发明避免在外圈上直接加工限位座，提高工作效率，降低加工成本，延长使用寿命并保证传动效果，并且相关部件损坏后容易更换，外圈不需整体报废，降低维修和使用成本；可以理论上无限延长超越离合器和滚柱的轴向长度，增加啮合长度，从而增加超越离合器的承载能力，同时，可根据需要对滚柱进行多点施加预紧力，保证在较长轴向尺寸的前提下对滚柱的限位平衡性，使其不偏离与内圈轴线的平行，从而保证超越离合器的稳定运行，避免机械故障。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车和机械传动的离合设备，特别涉及一种超越离合器。
背景技术
超越离合器是随着动力产品的发展而出现的基础部件，它是用于原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动轴之间动力传递与分离功能的重要部件。主要是利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的装置。实践中，多数为利用牙的啮合、棘轮-棘爪的啮合或滚柱、楔块的楔紧作用单向传递运动或扭矩的离合器。
滚柱超越离合器由于传动均匀稳定并且承载能力较大，易于制造，因而在较高速度的场合得到较为广泛的应用；滚柱式超越离合器根其内轭(星轮)位置不同分为外星轮和内星轮两种，星轮设置有容纳滚柱的径向凹槽，同时，在脱离啮合时，为了限制滚柱的反向转动，则需要设有限位装置，该装置一般包括限位座和弹性元件。超越离合器限位座一般位于外圈或内圈一体成型，加工过程较为复杂，不但降低工作效率，还使加工成本较高。因而，为了便于加工和保证加工精度，内星轮式的被广泛采用，但是对于外圈作为主动传动的结构，不利于适应超越离合器的传动规律，导致其使用寿命缩短或影响传动效果；同时，由于整体性较强，其中部件损坏后，会导致超越离合器整体报废，浪费使用成本。
而对于外星轮超越离合器，由于限位座加工于外星轮内圆，啮合体(滚柱)受本体使用空间位置限制，安装数量少，降低了超越离合器的承载能力；使用的材料多，加工切削余量大，因此带来刀具切削刃多而增长长度，同要求机床功率和体积大，导致加工效率低下；安装复杂，成本高；对于需要重载的应用场合，只有增大其径向尺寸，导致传动设备的尺寸较大，不能适应现代机械设备的需要。再有就是弹性元件作用于滚柱并限制其在圆周方向反向啮合，作用于滚柱上的一点或者说局部，不能达到平衡，使滚柱容易偏斜，造成卡死或者运动不畅的后果，从而造成机械故障。
因此，需要对现有的超越离合器进行改进，简化加工和安装过程，提高工作效率，降低加工成本，保证加工及装配精度，延长使用寿命并保证传动效果；能够根据承重需要可增加超越离合器的轴向长度，增大滚柱的啮合长度，从而增加超越离合器的承载能力，并减小在较高承载能力下的超越离合器径向尺寸，同时，还能保证在较长轴向尺寸的前提下保证对滚柱的限位平衡性，从而保证超越离合器的稳定运行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种重载型超越离合器，简化加工和安装过程，提高工作效率，降低加工成本，保证加工及装配精度，延长使用寿命并保证传动效果；能够根据承重需要可增加超越离合器的轴向长度，增大滚柱的啮合长度，从而增加超越离合器的承载能力，并减小在较高承载能力下的超越离合器径向尺寸，同时，还能保证在较长轴向尺寸的前提下保证对滚柱的限位平衡性，从而保证超越离合器的稳定运行。
本发明的重载型超越离合器，包括外圈、内圈和滚柱，所述外圈内圆形成用于与滚柱啮合或分离的啮合槽，还包括保持架，所述保持架包括撑环Ⅰ、撑环Ⅱ和与滚柱一一对应的支撑柱，所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ分列外圈轴向两端并与外圈在圆周方向固定配合，所述支撑柱轴向两端分别对应支撑于撑环Ⅰ和撑环Ⅱ，支撑柱在自身圆周方向与撑环Ⅰ或/和撑环Ⅱ固定配合，所述支撑柱上沿轴向固定分布有簧片，所述簧片沿啮合槽的啮合方向对滚柱施加预紧力。
进一步，所述簧片沿超越离合器径向向外倾斜并压在滚柱上使簧片对滚柱的预紧力偏向于内圈；
进一步，所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ外圆沿圆周方向分布有径向凸起，所述外圈轴向两端分别设有径向凹槽，所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ的径向凸起分别对应嵌合于外圈轴向两端的径向凹槽使撑环Ⅰ和撑环Ⅱ在圆周方向固定配合于外圈；
进一步，所述撑环Ⅰ外圆和撑环Ⅱ外圆分别向外侧折弯形成折弯部，所述径向凸起设置于折弯部；
进一步，所述支撑柱轴向一端形成扁轴并通过扁轴对应穿入撑环Ⅰ的扁孔以形成圆周方向固定配合的结构，支撑柱轴向另一端穿过撑环Ⅱ上的圆孔，支撑柱穿过撑环Ⅱ上的圆孔的端部形成锥形头；
进一步，所述外圈轴向两端分别形成沉槽，所述外圈轴向两端的径向凹槽分别设置于对应的沉槽槽壁内圆，所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ分别对应嵌入沉槽，位于撑环Ⅰ和撑环Ⅱ轴向外侧分别设有位于对应的沉槽内的滑动轴承，所述滑动轴承外圆均设有用于与外圈轴向两端的径向凹槽嵌合的径向凸起；
进一步，簧片与支撑柱中心线和内圈中心线的共面之间的夹角为51°-55°的锐角；
进一步，每个支撑柱上的簧片为至少两个沿轴向设置，簧片一体成型设有用于与支撑柱连接的连接部，所述同一支撑柱上的簧片的连接部之间一体成型；
进一步，所述簧片与支撑柱中心线和内圈中心线的共面之间的夹角为55°的锐角；
进一步，所述簧片铆接或焊接于支撑柱。
本发明的有益效果：本发明的重载型超越离合器，采用独立于外圈并与其在圆周方方向固定配合的保持架，避免在外圈上直接加工限位座，简化加工过程，提高工作效率，降低加工成本，保证加工及装配精度，延长使用寿命并保证传动效果，并且相关部件损坏后容易更换，外圈不需整体报废，降低维修和使用成本；由于采用外圈以外的保持架结构，且利用沿支撑柱轴向分布的簧片对滚柱施加预紧力，可以理论上无限延长超越离合器和滚柱的轴向长度，增加啮合长度，也就是说，能够根据承重需要增加超越离合器的轴向长度，从而增加超越离合器的承载能力，并减小在较高承载能力下的超越离合器径向尺寸，延长超越离合器的使用寿命；同时，由于簧片为沿轴向分布，因而可根据需要对滚柱进行多点施加预紧力，保证在较长轴向尺寸的前提下对滚柱的限位平衡性，使其不偏离与内圈轴线的平行，从而保证超越离合器的稳定运行，避免机械故障。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明结构示意图；
图2为图1沿A-A向剖视图；
图3为本发明保持架立体图；
图4为本发明支撑柱与撑环Ⅱ配合关系示意图。
具体实施方式
图1为本发明结构示意图，图2为图1沿A-A向剖视图，图3为本发明保持架立体图，图4为本发明支撑柱与撑环Ⅱ配合关系示意图，如图所示：本实施例的重载型超越离合器，包括外圈2、内圈1和滚柱3，内圈1并不局限于环状结构，也可以为如图所示的轴状结构；所述外圈2内圆形成用于与滚柱3啮合或分离的啮合槽2a，该结构树与现有技术，啮合槽2a可采用一般的楔形结构或者圆弧结构；对于本发明来说，圆弧结构较佳；还包括保持架，所述保持架包括撑环Ⅰ7、撑环Ⅱ8和与滚柱3一一对应的支撑柱4，所述撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8分列外圈2轴向两端并与外圈2在圆周方向固定配合，装配后，撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8可通过螺钉、铆接固定于外圈2，也可通过其它部件对其轴向限位固定于外圈2；所述支撑柱4两端分别对应支撑于撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8，支撑柱4在自身圆周方向与撑环Ⅰ7或/和撑环Ⅱ8固定配合，本实施例中，支撑柱4与撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8均在圆周方向固定配合，以保证稳定性；所述支撑柱4上沿轴向固定分布有簧片5，所述簧片5沿啮合槽的啮合方向对滚柱3施加预紧力，如图所示，支撑柱4平行于滚柱3；啮合槽2a的啮合方向即为啮合槽逐渐变浅的方向，也就是啮合槽与内圈1外圆形成的啮合空间逐渐变窄的方向；簧片的弹性在超越离合器超越时足够避免滚柱反向啮合。
本实施例中，所述簧片5沿超越离合器径向向外倾斜并压在滚柱上使簧片5对滚柱4的预紧力偏向于内圈1；该结构使簧片5的预紧力具有啮合方向的分离和向内圈1压紧的分力，使滚柱3与内圈1外圆保持贴合，从而保证超越离合器分离和啮合时平稳性，避免滚柱3径向跳动或者偏离与内圈1轴线的平行。
本实施例中，所述撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8外圆沿圆周方向分布有径向凸起，(图中为径向凸起7a和径向凸起8a)，所述外圈2轴向两端分别设有径向凹槽(径向凹槽2b和径向凹槽2c)，所述撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8的径向凸起(径向凸起7a和径向凸起8a)分别对应嵌合于外圈2轴向两端的径向凹槽(径向凹槽2b和径向凹槽2c)使撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8在圆周方向固定配合于外圈；采用嵌合式安装结构，进一步简化结构，安装时直接嵌入即可，拆卸较为方便，并方便更换配件，节约使用成本；使用时，先安装撑环Ⅰ7于外圈一侧并将其径向凸起嵌入对应的径向凹槽，将设有簧片5的支撑柱4支撑于撑环Ⅰ7，然后将撑环Ⅱ8安装于外圈另一侧并将其径向凸起嵌入对应的径向凹槽使支撑柱4支撑于撑环Ⅱ8。
本实施例中，所述撑环Ⅰ7外圆和撑环Ⅱ8外圆分别向外侧折弯形成折弯部，向外侧折弯是相对于超越离合器本身，由中间向轴向两端的方向为外侧；所述径向凸起(径向凸起7a和径向凸起8a)设置于对应的折弯部；撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8外圆向外侧折弯后形成径向凸起(径向凸起7a和径向凸起8a)，嵌入对应的径向凹槽(径向凹槽2b和径向凹槽2c)后能够增加结构抵抗弯矩的能力。
本实施例中，所述支撑柱4轴向一端形成扁轴并通过扁轴对应穿入撑环Ⅰ7的扁孔以形成圆周方向固定配合的结构，结构简单，实现容易，并且由于扁轴与支撑柱4本体之间形成轴肩，因而有较好的定位效果，利于装配且保持较好的运行状态；支撑柱4轴向另一端穿过撑环Ⅱ8上的圆孔，支撑柱穿过撑环Ⅱ上的圆孔的端部形成锥形头，锥头结构具有较好的适应性，利于穿入装配，提高工作效率。
本实施例中，所述外圈2轴向两端分别形成沉槽(如图所示的沉槽2d和沉槽2e)，所述外圈2轴向两端的径向凹槽(径向凹槽2b和径向凹槽2c)分别设置于对应的沉槽(沉槽2d和沉槽2e)槽壁内圆，所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ分别对应嵌入沉槽(沉槽2d和沉槽2e)，位于撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8轴向外侧分别设有位于对应的沉槽(沉槽2d和沉槽2e)内的滑动轴承(图中分别为滑动轴承6和滑动轴承9)，所述滑动轴承(图中分别为滑动轴承6和滑动轴承9)外圆均设有用于与外圈轴向两端的径向凹槽嵌合的径向凸起(图中仅表示出滑动轴承6的径向凸起6a，滑动轴承9的结构与其相同)，如图所示，滑动轴承(滑动轴承6和滑动轴承9)的径向凸起与撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8的径向凸起(径向凸起7a和径向凸起8a)对应共用外圈2轴向两端的径向凹槽(径向凹槽2b和径向凹槽2c)，外圈2轴向两端的径向凹槽(径向凹槽2b和径向凹槽2c)端部开口，安装时，滑动轴承(滑动轴承6和滑动轴承9)的径向凸起与撑环Ⅰ7和撑环Ⅱ8的径向凸起(径向凸起7a和径向凸起8a)与对应径向凹槽(径向凹槽2b和径向凹槽2c)正对，沿轴向推入即可；在外圈2和内圈1之间形成支撑并利于保持保持架的结构紧凑和装配稳定，不会因外力干扰发生脱落；同时，利于外圈和内圈之间的稳定运行。
本实施例中，簧片5与支撑柱4中心线和内圈1中心线的共面之间的夹角α为51°-55°，最佳为55°；该角度范围能够使簧片5对滚柱3的预紧力在两个方向上的分力合理分配，保证在超越时内圈1和外圈2顺畅相对运行，还能保证滚柱3在簧片5的预紧力分力作用下贴合于内圈1外圆，避免分力过大，影响滚柱3滚动，甚至出现反向啮合。
本实施例中，每个支撑柱4上的簧片5为至少两个沿轴向设置，簧片5一体成型设有用于与支撑柱4连接的连接部，所述同一支撑柱4上的簧片5的连接部之间一体成型，本实施例以两个为例，实际应用中，可以为多个，多个簧片5更利于保证平衡性，根据支撑柱4的长短进行分布；簧片5的连接部之间一体成型，利于提高簧片5安装与支撑柱的效率，并利于保持各个簧片5的制造和安装于支撑柱的一致性，从而利于保证各个簧片5对滚柱施力的均匀性。
本实施例中，所述簧片5铆接或焊接于支撑柱4，本实施例采用焊接，结构简单，连接牢固。
本实施例中，所述外圈2外圆一体成型设有外齿轮，利于传动。
本发明中的保持架设置于外圈，本领域技术人员，根据超越离合器原理，可将保持架固定设置于内圈，且啮合槽也设置于内圈，能够达到相同的技术效果，属于对本技术方案的等同替换。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种重载型超越离合器，包括外圈、内圈和滚柱，所述外圈内圆形成用于与滚柱啮合或分离的啮合槽，其特征在于：还包括保持架，所述保持架包括撑环Ⅰ、撑环Ⅱ和与滚柱一一对应的支撑柱，所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ分列外圈轴向两端并与外圈在圆周方向固定配合，所述支撑柱轴向两端分别对应支撑于撑环Ⅰ和撑环Ⅱ，支撑柱在自身圆周方向与撑环Ⅰ或/和撑环Ⅱ固定配合，所述支撑柱上沿轴向固定分布有簧片，所述簧片沿啮合槽的啮合方向对滚柱施加预紧力；所述簧片沿超越离合器径向向外倾斜并压在滚柱上使簧片对滚柱的预紧力偏向于内圈。
2.根据权利要求1所述的重载型超越离合器，其特征在于：所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ外圆沿圆周方向分布有径向凸起，所述外圈轴向两端分别设有径向凹槽，所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ的径向凸起分别对应嵌合于外圈轴向两端的径向凹槽使撑环Ⅰ和撑环Ⅱ在圆周方向固定配合于外圈。
3.根据权利要求2所述的重载型超越离合器，其特征在于：所述撑环Ⅰ外圆和撑环Ⅱ外圆分别向外侧折弯形成折弯部，所述径向凸起设置于折弯部。
4.根据权利要求3所述的重载型超越离合器，其特征在于：所述支撑柱轴向一端形成扁轴并通过扁轴对应穿入撑环Ⅰ的扁孔以形成圆周方向固定配合的结构，支撑柱轴向另一端穿过撑环Ⅱ上的圆孔，支撑柱穿过撑环Ⅱ上的圆孔的端部形成锥形头。
5.根据权利要求4所述的重载型超越离合器，其特征在于：所述外圈轴向两端分别形成沉槽，所述外圈轴向两端的径向凹槽分别设置于对应的沉槽槽壁内圆，所述撑环Ⅰ和撑环Ⅱ分别对应嵌入沉槽，位于撑环Ⅰ和撑环Ⅱ轴向外侧分别设有位于对应的沉槽内的滑动轴承，所述滑动轴承外圆均设有用于与外圈轴向两端的径向凹槽嵌合的径向凸起。
6.根据权利要求5所述的重载型超越离合器，其特征在于：簧片与支撑柱中心线和内圈中心线的共面之间的夹角为51°-55°的锐角。
7.根据权利要求6所述的重载型超越离合器，其特征在于：每个支撑柱上的簧片为至少两个沿轴向设置，簧片一体成型设有用于与支撑柱连接的连接部，同一支撑柱上的簧片的连接部之间一体成型。
8.根据权利要求7所述的重载型超越离合器，其特征在于：所述簧片与支撑柱中心线和内圈中心线的共面之间的夹角为55°的锐角。
9.根据权利要求8所述的重载型超越离合器，其特征在于：所述簧片铆接或焊接于支撑柱。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130403 |