CN102619903B

CN102619903B - 双向可控制超越离合器

Info

Publication number: CN102619903B
Application number: CN201210101040.6A
Authority: CN
Inventors: 赖建福
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-04-09
Also published as: CN102619903A

Abstract

本发明涉及一种双向可控制超越离合器，其特征在于：包括扭矩轮、位于扭矩轮内侧的扩张夹片组以及位于扩张夹片组内侧的摩擦轮，所述扩张夹片组是由多个两头呈楔形的扩张夹片围成环状，所述扩张夹片的至少一个侧面设置有限位柱，所述扭矩轮的旁侧设置有与限位柱相配合的控制轮，所述控制轮上开设有与限位柱相配合的限位孔，所述控制轮通过控制销和第一预紧弹簧与扭矩轮相连接，所述扭矩轮与扩张夹片组为接触面，所述扩张夹片组与摩擦轮为面接触。与现有技术相比较，本发明的受力面为面接触，具有材料应力小、使用寿命长等优点。

Description

双向可控制超越离合器

技术领域

本发明涉及一种双向可控制超越离合器。

背景技术

目前，传统的超越离合器有滚柱式超越离合器和楔块式超越离合器两大类，但由于它们都是线接触或小面积接触而且接触面都会产生滑动摩擦，具有容易磨损的缺点，所以其可承载转矩较小且接触面容易磨损，使用寿命比较短。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可承载转矩较大且寿命长的双向可控制超越离合器，该双向可控制超越离合器具有接触面积大、材料应力小以及使用寿命长等优点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双向可控制超越离合器，其包括扭矩轮、位于扭矩轮内侧的扩张夹片组以及位于扩张夹片组内侧的摩擦轮，所述扩张夹片组是由多个两头呈楔形的扩张夹片围成环状，所述扩张夹片的至少一个侧面设置有限位柱，所述扭矩轮的旁侧设置有与限位柱相配合的控制轮，所述控制轮上开设有与限位柱相配合的限位孔，所述控制轮通过控制销和第一预紧弹簧与扭矩轮相连接，所述扭矩轮与扩张夹片组为面接触，所述扩张夹片组与摩擦轮为面接触。

进一步地，所述扭矩轮沿其轴向开设有能与控制销相配合的第一锁定孔和第二锁定孔，所述控制轮沿其轴向开设有与第一锁定孔相对准的第三锁定孔以及中部与第二锁定孔相对准的长圆弧孔，所述第一预紧弹簧沿长圆弧孔的弧长方向设置于长圆弧孔内。

进一步地，所述第一预紧弹簧的两端分别连接有用于抵住长圆弧孔两端的第一活动环和第二活动环。

进一步地，所述控制轮的限位孔内设置有第二预紧弹簧，所述第二预紧弹簧的一端与控制轮相连接，所述第二预紧弹簧的另一端与第三活动环相连接，所述第三活动环与限位柱相配合。

进一步地，所述扭矩轮和扩张夹片组的接触面之间设置有圆柱滚子组件。

进一步地，所述圆柱滚子组件经平衡弹簧与扭矩轮或扩张夹片组相连接。

进一步地，所述扩张夹片组与扭矩轮相接触的面上开设有储油槽。

进一步地，所述扩张夹片组与摩擦轮相接触的面上开设有导通槽。

进一步地，所述扩张夹片组与扭矩轮之间的接触面为摩擦系数较小的接触面，所述扩张夹片组与摩擦轮之间的接触面为摩擦系数较大的接触面。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：（1）受力面为面接触，材料应力小，使用寿命长；（2）可承载转矩比传统的超越离合器大5至10倍；（3）带有圆柱滚子、滚珠等滚动材料的接触面为纯滚动运动，不容易磨损。

附图说明

图1为本发明实施例一的爆炸示意图。

图2为本发明实施例一的装配剖面图。

图3为扭矩轮与一控制轮的装配示意图。

图4为本发明实施例二的爆炸示意图。

图5为本发明实施例二的装配剖面图。

图6为本发明实施例三的爆炸示意图。

图7为本发明实施例三的装配剖面图。

图8为本发明实施例四的爆炸示意图。

图9为本发明实施例四的装配剖面图。

图10为本发明实施例五的爆炸示意图。

图11为本发明实施例五的装配剖面图。

图12为图2中扭矩轮变形后的结构剖面图。

图13为圆柱滚子组件变形后的结构剖面图。

图中：1-扭矩轮，2-扩张夹片，3-摩擦轮，4-控制轮，5-控制销，6-限位柱，7-限位孔，8-第一预紧弹簧，9-第一锁定孔，10-第二锁定孔，11-第三锁定孔，12-长圆弧孔，13-第一活动环，14-第二活动环，15-第二预紧弹簧，16-第三活动环，17-圆柱滚子组件，18-平衡弹簧，19-导通槽，20-储油槽，21-弧面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例一：如图1~3所示，一种双向可控制超越离合器，其特征在于：包括扭矩轮1、位于扭矩轮1内侧的扩张夹片组以及位于扩张夹片组内侧的摩擦轮3，所述扩张夹片组是由三个（但不局限于三个）两头呈楔形的扩张夹片2围成环状，所述扩张夹片2的至少一个侧面设置有限位柱6，所述扭矩轮1的旁侧设置有与限位柱6相配合的控制轮4，所述控制轮4上开设有与限位柱6相配合的限位孔7，所述控制轮4通过控制销5和第一预紧弹簧8与扭矩轮1相连接，所述扭矩轮与扩张夹片组为面接触，所述扩张夹片组与摩擦轮为面接触。

在实施例一中，所述扭矩轮1沿其轴向开设有能与控制销5相配合的第一锁定孔9和第二锁定孔10，所述控制轮4沿其轴向开设有与第一锁定孔9相对准的第三锁定孔11以及中部与第二锁定孔10相对准的长圆弧孔12，所述第一预紧弹簧8沿长圆弧孔12的弧长方向设置于长圆弧孔12内。所述第一预紧弹簧8的两端分别连接有用于抵住长圆弧孔12两端的第一活动环13和第二活动环14。所述控制轮4的限位孔7内设置有第二预紧弹簧15，所述第二预紧弹簧15的一端与控制轮4相连接，所述第二预紧弹簧15的另一端与第三活动环16相连接，所述第三活动环16与限位柱6相配合。

在实施例一中，所述扩张夹片组与扭矩轮1之间的接触面为摩擦系数较小的接触面，所述扩张夹片组与摩擦轮3之间的接触面为摩擦系数较大的接触面。

实施例一的工作原理如下：

沿图1中的箭头方向看，当控制销5未将扭矩轮1与控制轮4连接在一起时，第一锁定孔9与第三锁定孔11相对齐（由于此时扭矩轮1与控制轮4不是刚性连接，因此也允许第一锁定孔9与第三锁定孔11不对齐），第一活动环13在第二锁定孔10的顺时针方向上，第二活动环14在第二锁定孔10的逆时针方向上。

当控制销5要插入第二锁定孔10和第一活动环13时，第一活动环13必须相对于扭矩轮1逆时针移动一定距离，此时扭矩轮1通过第二锁定孔10→控制销5→第一活动环13→第一预紧弹簧8→第二活动环14→控制轮4→限位孔7→第三活动环16→限位柱6与扩张夹片组连接在一起，并且在第一预紧弹簧8的作用下使得与控制轮4相连接的扩张夹片组相对于扭矩轮1有逆时针旋转的趋势，也使得各扩张夹片2逆时针方向上的楔合面与扭矩轮1相楔紧（这里的楔合面仅指扩张夹片组与扭矩轮的接触面），并且在这个楔合面的楔紧分力作用下各扩张夹片2与摩擦轮3相接触的面上产生初始摩擦力。当扭矩轮1相对于摩擦轮3逆时针旋转时，扭矩轮1通过第二锁定孔10→控制销5→第一活动环13→第一预紧弹簧8→第二活动环14→控制轮4→限位孔7→第三活动环16→限位柱6把相对于摩擦轮3逆时针旋转的转矩传递给各扩张夹片2，使得各扩张夹片2随着扭矩轮1相对于摩擦轮3逆时针旋转；当扭矩轮1相对于摩擦轮3顺时针旋转时，在初始摩擦力的作用下各扩张夹片2与摩擦轮3保持相对静止，此时扭矩轮1相对于摩擦轮3顺时针旋转的转矩作用在扭矩轮1与扩张夹片2相接触的楔合面上使得扭矩轮1与摩擦轮3楔紧为一体；当扭矩轮1相对于摩擦轮3从顺时针旋转变为逆时针旋转时因扭矩轮1与各扩张夹片2相接触的楔合面上压力的减小而解锁，扭矩轮1再次通过第二锁定孔10→控制销5→第一活动环13→第一预紧弹簧8→第二活动环14→控制轮4→限位孔7→第三活动环16→限位柱6把相对于摩擦轮3逆时针旋转的转矩传递给各扩张夹片2使得各扩张夹片2随着扭矩轮1相对于摩擦轮3逆时针旋转。

当控制销5要插入第二锁定孔10和第二活动环14时，第二活动环14必须相对于扭矩轮1顺时针移动一定距离，此时扭矩轮1通过第二锁定孔10→控制销5→第二活动环14→第一预紧弹簧8→第一活动环13→控制轮4→限位孔7→第三活动环16→限位柱6与扩张夹片组连接在一起，并且在第一预紧弹簧8的作用下使得与控制轮4相连接的扩张夹片组相对于扭矩轮1有顺时针旋转的趋势，也使得各扩张夹片2顺时针方向上的楔合面与扭矩轮1相楔紧（这里的楔合面仅指扩张夹片组与扭矩轮的接触面），并且在这个楔合面的楔紧分力作用下各扩张夹片2与摩擦轮3相接触的面上产生初始摩擦力。当扭矩轮1相对于摩擦轮3顺时针旋转时，扭矩轮1通过第二锁定孔10→控制销5→第二活动环14→第一预紧弹簧8→第一活动环13→控制轮4→限位孔7→第三活动环16→限位柱6把相对于摩擦轮3顺时针旋转的转矩传递给各扩张夹片2，使得各扩张夹片2随着扭矩轮1相对于摩擦轮3顺时针旋转；当扭矩轮1相对于摩擦轮3逆时针旋转时，在初始摩擦力的作用下各扩张夹片2与摩擦轮3保持相对静止，此时扭矩轮1相对于摩擦轮3逆时针旋转的转矩作用在扭矩轮1与扩张夹片2相接触的楔合面上使得扭矩轮1与摩擦轮3楔紧为一体；当扭矩轮1相对于摩擦轮3从逆时针旋转变为顺时针旋转时因扭矩轮1与各扩张夹片2相接触的楔合面上压力的减小而解锁，扭矩轮1再次通过第二锁定孔10→控制销5→第二活动环14→第一预紧弹簧8→第一活动环13→控制轮4→限位孔7→第三活动环16→限位柱6把相对于摩擦轮3顺时针旋转的转矩传递给各扩张夹片2使得各扩张夹片2随着扭矩轮1相对于摩擦轮3顺时针旋转。

当控制销5插入第一锁定孔9和第三锁定孔11时，各扩张夹片2通过第三活动环16、控制轮4、控制销5与扭矩轮1连接，同时在第二预紧弹簧15的作用下，各扩张夹片2都压向扭矩轮1而与摩擦轮3脱离、不接触，此时若扭矩轮1相对于摩擦轮3顺时针旋转或逆时针旋转时，各扩张夹片2也相对于摩擦轮3做相应方向的旋转运动，其动力是由扭矩轮1通过控制销5、控制轮4和第三活动环16传递，此时扭矩轮1和摩擦轮3都保持各自的自由旋转或静止状态。

但是，任何材料都存在摩擦力和弹性变形，当上述双向可控制超越离合器在解锁过程时，该双向可控制超越离合器将传递转矩时所产生的弹性形变的能量存储在了扭矩轮1与各扩张夹片2相接触的面上以及各扩张夹片2与摩擦轮3相接触的面上，所以需要费很大的扭力才能使该双向可控制超越离合器解锁。为了让该双向可控制超越离合器的解锁变得容易及减少磨损，有如下优化设计。

实施例二：如图4~5所示，该双向可控制超越离合器在实施例一的基础上增设一些构件，具体如下：所述扭矩轮1与各扩张夹片2的楔合面之间设置有圆柱滚子组件17，但不局限于此；所述圆柱滚子组件17是由多个圆柱滚子通过滚子架并联而成，但不局限于此。为了使得圆柱滚子组件17不易偏移，所述圆柱滚子组件17经平衡弹簧18与扭矩轮1相连接，但不局限于此，也可以让圆柱滚子组件17经平衡弹簧18与各扩张夹片2相连接。

实施例二的工作原理与实施例一基本相同，差别在于：实施例二只是增加了圆柱滚子组件17，减少了摩擦。由于圆柱滚子组件17的纯滚动，因此几乎没有摩擦的优势使得该双向可控制超越离合器的解锁变得更加容易。

实施例三：如图6~7所示，该双向可控制超越离合器基于实施例一在各扩张夹片2与扭矩轮1相接触的面上增设有储油槽20，但不局限于此，所述储油槽20同样具有减小摩擦阻力的作用。

实施例三的工作原理与实施例一基本相同，差别在于：实施例三增设有储油槽20，所述储油槽20设置于扩张夹片组与扭矩轮相接触的面上。该储油槽20的作用如下：参照实施例一，在上述双向可控制超越离合器从楔紧过程到楔紧为一体时扭矩轮1与各扩张夹片2的相互作用使得其相接触的楔合面的压强很大，材料的弹性形变把该面上的部分润滑油压入储油槽20内并加压为高压润滑油，当上述双向可控制超越离合器在解锁过程时扭矩轮1与各扩张夹片2相接触的楔合面上压强的降低使得储油槽20内的高压润滑油部分重新润滑该表面，减小了该面上的摩擦力，使得该双向可控制超越离合器的解锁变得轻松。

上述各实施例中讨论的是扭矩轮1在外侧、扩张夹片组在中间、摩擦轮3在内侧，当然也可以是摩擦轮3在外侧、扩张夹片组在中间、扭矩轮1在内侧，即扭矩轮1与摩擦轮3的位置可以自由互换。

实施例四：如图8~9所示，该双向可控制超越离合器是摩擦轮3在外侧、扩张夹片组在中间、扭矩轮1在内侧，所述扭矩轮1与各扩张夹片2的楔合面之间也设有圆柱滚子组件17，但不局限于此。实施例四的工作原理与实施例二类似。

实施例五：如图10~11所示，该双向可控制超越离合器是摩擦轮3在外侧、扩张夹片组在中间、扭矩轮1在内侧，所述扩张夹片2与扭矩轮1相接触的面上开设有储油槽20，但不局限于此。实施例五的工作原理与实施例三类似。

特别需要说明的是，图12所示的双向可控制超越离合器是实施例一变形后的一种结构，其差别在于：所述围成环状的多个扩张夹片2中任意相邻的两个扩张夹片2之间的间距（空隙）较大，此间距（空隙）由扭矩轮1的凸块部分填充，但不局限于此。当然，此变形后的双向可控制超越离合器也可以有上述所有的变换类型，即可以带有圆柱滚子组件17或储油槽20的，其扭矩轮1和摩擦轮3的位置可以自由互换的。

上述所有的实施例均还可以增设以下结构：以图4为主要说明图，为了有利于各扩张夹片2与摩擦轮3相接触面上的润滑油的排出，所述各扩张夹片2与摩擦轮3相接触的面上设置导通槽19，但不局限于此。

由实施例一可知，该双向可控制超越离合器的控制系统主要包括控制轮4、锁定孔、活动环、预紧弹簧和控制销5，控制轮4主要是同步所有扩张夹片2的动作，然后通过控制销5与锁定孔、活动环的特定组合让与控制轮4相连接的扩张夹片组相对于扭矩轮1产生逆时针旋转、顺时针旋转的趋势（预楔紧作用）或与扭矩轮1保持相对静止状态等，以达到该双向可控制超越离合器的离合功能。当然，该控制系统不局限于上述的内容，控制轮4也可以作为辅助输入或输出端，又或者通过电磁阀、液压控制系统来控制扭矩轮1与控制轮4的连接状态，只要能达到该双向可控制超越离合器的离合功能即可。

为了保证扭矩轮1、扩张夹片组、摩擦轮3的轴心尽量重合，可以让该双向可控制超越离合器与轴承配合使用。

特别需要说明的是，该双向可控制超越离合器在解锁状态和楔紧状态时扭矩轮1和扩张夹片组是保持相对静止的（解锁状态时扩张夹片组相对于扭矩轮1可能会产生细微的震动），只有在楔紧过程和解锁过程中扩张夹片组相对于扭矩轮1才会存在运动状态，而且这个运动距离的大小与扭矩轮1、扩张夹片组、摩擦轮3在受力时产生的弹性形变的大小有关，并且这个运动距离很小。带有圆柱滚子组件17的双向可控制超越离合器，其圆柱滚子组件17的作用也是为了在该双向可控制超越离合器在解锁和契紧过程中起到减磨的作用。因为扭矩轮1和扩张夹片组在解锁过程和楔紧过程时的相对运动距离很小，可以把圆柱滚子组件17变换成如图13所示，但不局限于此，只要保证扭矩轮1、扩张夹片组与变换后的圆柱滚子组件的接触始终为弧面21接触就可以了。这样可以在有限的空间内增加这种变换后的滚子的数量，即增大接触面积，提高其承载能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种双向可控制超越离合器，其特征在于：包括扭矩轮、位于扭矩轮内侧的扩张夹片组以及位于扩张夹片组内侧的摩擦轮，所述扩张夹片组是由多个两头呈楔形的扩张夹片围成环状，所述扩张夹片的至少一个侧面设置有限位柱，所述扭矩轮的旁侧设置有与限位柱相配合的控制轮，所述控制轮上开设有与限位柱相配合的限位孔，所述控制轮通过控制销和第一预紧弹簧与扭矩轮相连接，所述扭矩轮与扩张夹片组为面接触，所述扩张夹片组与摩擦轮为面接触；所述扭矩轮沿其轴向开设有能与控制销相配合的第一锁定孔和第二锁定孔，所述控制轮沿其轴向开设有与第一锁定孔相对准的第三锁定孔以及中部与第二锁定孔相对准的长圆弧孔，所述第一预紧弹簧沿长圆弧孔的弧长方向设置于长圆弧孔内，所述第一预紧弹簧的两端分别连接有用于抵住长圆弧孔两端的第一活动环和第二活动环；所述控制轮的限位孔内设置有第二预紧弹簧，所述第二预紧弹簧的一端与控制轮相连接，所述第二预紧弹簧的另一端与第三活动环相连接，所述第三活动环与限位柱相配合。

2.根据权利要求1所述的双向可控制超越离合器，其特征在于：所述扭矩轮和扩张夹片组的接触面之间设置有圆柱滚子组件。

3.根据权利要求2所述的双向可控制超越离合器，其特征在于：所述圆柱滚子组件经平衡弹簧与扭矩轮或扩张夹片组相连接。

4.根据权利要求1所述的双向可控制超越离合器，其特征在于：所述扩张夹片组与扭矩轮相接触的面上开设有储油槽。

5.根据权利要求1所述的双向可控制超越离合器，其特征在于：所述扩张夹片组与摩擦轮相接触的面上开设有导通槽。

6.根据权利要求1所述的双向可控制超越离合器，其特征在于：所述扩张夹片组与扭矩轮之间的接触面为摩擦系数较小的接触面，所述扩张夹片组与摩擦轮之间的接触面为摩擦系数较大的接触面。