CN103277425B - 双螺旋超越离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双螺旋超越离合器的结构。它是由螺旋轴、花键轴、大螺旋套、小螺旋套、滚珠、托架、弹簧、螺钉、挡圈组成。它采用双螺旋的方式，将超越离合器工作状态（超越或结合）的选择机构与结合时传递扭矩的传动机构相互独立。根据选择机构和传动机构不同的载荷情况，用较优的方式实现，提高了超越离合器的使用寿命和承载能力、简化了加工工艺。

Description

双螺旋超越离合器
技术领域
本发明属于机械传动领域，特别涉及一种具有高可靠性的双螺旋超越离合器。
背景技术
随着科学技术的发展，超越离合器的应用范围越来越广，对超越离合器的可靠性要求也越来越高，特别是对在恶劣工况下仍能保证较长寿命的高可靠性超越离合器的渴望。
目前，在重载下使用的超越离合器基本上都属于滚柱式，这类超越离合器在外圈或内圈上加工有凸轮，通过内圈和外圈相对速度的方向不同带动滚柱将内圈和外圈楔紧或松开，以实现结合或超越的功能。在滚柱式超越离合器中，滚柱与内圈和外圈时刻保持接触，这种工作条件会加大滚柱、内圈、外圈的磨损，降低整个超越离合器的寿命。滚柱式超越离合器通常带有多个滚柱，由于加工精度的限制，很难保证每个滚柱同步，靠楔紧力工作时，每个滚柱所受载荷不均匀，极易导致某些滚柱过载失效。虽然某些滚柱式超越离合器引入了保持架或弹簧顶销，以改善滚柱同步性差的问题，但是在恶劣工况下，保持架或弹簧顶销仍难满足使用要求。除此之外，所有的滚柱式超越离合器都是通过楔紧自锁传递动力，由此产生的接触应力相对较高，不利于重载场合，同时也会降低使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，可靠性高，使用寿命长的双螺旋超越离合器。
为实现上述目的，本发明采用的具体技术方案是：
一种双螺旋超越离合器，包括螺旋轴（1），以及装在螺旋轴（1）上的花键轴（2）、大螺旋套（3）、小螺旋套（4）、右挡圈（9）和左挡圈（10），以及设置在大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间的滚珠（5）、托架（6）、弹簧（7）和螺钉（8），其特征在于：所述螺旋轴（1）上设置有大螺旋（11）以及小螺旋（12）；所述花键轴（2）在螺旋轴（1）上的轴向位置通过左挡圈（10）限制，左挡圈（10）安装于左挡圈槽（13）中，花键轴（2）内部设置有内花键（21）；所述大螺旋套（3）内部设置有大内螺旋（32）以及外部设置有外花键（31），大内螺旋（32）与大螺旋（11）啮合，外花键（31）与内花键（21）啮合，大螺旋套（3）上设置有多个滚珠孔（34）；所述小螺旋套（4）在螺旋轴（1）上的轴向位置通过右挡圈（9）限制，右挡圈（9）安装于右挡圈槽（14）中，小螺旋套（4）内部设置有小内螺旋（41）以及外部设置有半圆环槽（44）和多个球面凹陷（43），小内螺旋（41）与小螺旋（12）啮合；所述滚珠（5）设置于大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间，在托架（6）、弹簧（7）和螺钉（8）的共同配合下可以在大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间传递一定转矩；所述托架（6）一端面设置有凹球面（61），另一端面设置保持柱（62）。
本发明采用双螺旋的方式，将超越离合器工作状态（超越或结合）的选择机构与结合时传递扭矩的传动机构相互独立；选择机构所受的预紧力小并且具有磨损补偿功能，能保证有较长寿命；传动机构采用花键和螺旋传递扭矩克服了滚柱式超越离合器高副传递的缺点，可传递的扭矩更大，寿命更长；同时取消了凸轮的加工，使整个超越离合器的工艺性更好。
附图说明：
图1为本发明的装配爆炸视图；
图2为本发明的螺旋轴三维视图；
图3为本发明的花键轴三维视图；
图4为本发明的大螺旋套三维视图；
图5为本发明的小螺旋套三维视图；
图6为本发明的托架三维视图；
图7为本发明所述双螺旋超越离合器处于超越工作状态时轴向剖视图；
图8为本发明所述双螺旋超越离合器处于超越工作状态时滚珠处局部放大视图（垂直于轴线剖视）；
图9为本发明所述双螺旋超越离合器处于结合工作状态时轴向剖视图；
图10为本发明所述双螺旋超越离合器处于结合工作状态时滚珠处局部放大视图（垂直于轴线剖视）。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示。本发明为双螺旋超越离合器，包括螺旋轴（1），以及装在螺旋轴（1）上的花键轴（2）、大螺旋套（3）、小螺旋套（4）、右挡圈（9）和左挡圈（10），以及设置在大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间的滚珠（5）、托架（6）、弹簧（7）和螺钉（8），其特征在于：所述螺旋轴（1）上设置有大螺旋（11）以及小螺旋（12）；所述花键轴（2）在螺旋轴（1）上的轴向位置通过左挡圈（10）限制，左挡圈（10）安装于左挡圈槽（13）中，花键轴（2）内部设置有内花键（21）；所述大螺旋套（3）内部设置有大内螺旋（32）以及外部设置有外花键（31），大内螺旋（32）与大螺旋（11）啮合，外花键（31）与内花键（21）啮合，大螺旋套（3）上设置有多个在圆周上均匀布置的滚珠孔（34）；所述小螺旋套（4）在螺旋轴（1）上的轴向位置通过右挡圈（9）限制，右挡圈（9）安装于右挡圈槽（14）中，小螺旋套（4）内部设置有小内螺旋（41）以及外部设置有半圆环槽（44）和多个在圆周上均匀布置的球面凹陷（43），小内螺旋（41）与小螺旋（12）啮合；所述滚珠（5）设置于大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间，在托架（6）、弹簧（7）和螺钉（8）的共同配合下可以在大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间传递一定转矩；所述托架（6）一端面设置有凹球面（61），另一端面设置保持柱（62）。
如图1、图2、图3、图4、图5、图7、图8所示。当花键轴（2）与螺旋轴（1）具有相对转速，且转速方向与大螺旋（11）（或小螺旋（12））旋向相反时，花键轴（2）通过花键副带动大螺旋套（3）同步旋转；在弹簧（7）和滚珠（5）的共同作用下，小螺旋套（4）随同大螺旋套（3）同步旋转；由于小内螺旋（41）和小螺旋（12）始终处于啮合状态，小螺旋套（4）、滚珠（5）和大螺旋套（3）将作为一个整体，相对于螺旋轴（1）向远离大螺旋（11）的方向螺旋移动；大内螺旋（32）退出大螺旋（11）后，在小螺旋套（4）的带动下并继续作为整体向前螺旋移动；当右端面（42）接触到挡圈（9）时，由于挡圈（9）的轴向限位作用，小内螺旋（41）将会和小螺旋（12）锁紧，当超过一定力矩，滚珠（5）克服弹簧（7）的预紧力，跳出球面凹陷（43）并进入半圆环槽（44）滚动，从而将断开花键轴（2）与螺旋轴（1）之间的动力，实现花键轴（2）与螺旋轴（1）的超越分离；此时大螺旋套（3）与大螺旋（11）之间有2～4mm的轴向间隙。
如图1、图2、图3、图4、图5、图9、图10所示。当花键轴（2）与螺旋轴（1）具有相对转速，且转速方向与大螺旋（11）（或小螺旋（12））旋向相同时，花键轴（2）通过花键副带动大螺旋套（3）同步旋转；在弹簧（7）和滚珠（5）的共同作用下，小螺旋套（4）随同大螺旋套（3）同步旋转；由于小内螺旋（41）和小螺旋（12）始终处于啮合状态，小螺旋套（4）、滚珠（5）和大螺旋套（3）将作为一个整体，相对于螺旋轴（1）向靠近大螺旋（11）的方向螺旋移动；由于大螺旋（11）与小螺旋（12）具有相同的导程和旋向，大内螺旋（32）会轻松地进入大螺旋（11），并继续作为整体向前螺旋移动；当左端面（33）接触到内端面（22）时，由于左挡圈（10）的轴向限位作用，大内螺旋（32）将会和大螺旋（11）锁紧，从而将动力传递给螺旋轴（1），实现花键轴（2）与螺旋轴（1）的同步结合；此时小内螺旋（41）仍然与小螺旋（12）啮合在一起，且小螺旋套（4）和大螺旋（11）之间有10～15mm的轴向间隙。
下面对滚珠（5）、托架（6）、弹簧（7）和螺钉（8）的工作情况作详细介绍。按照设计要求，将滚珠（5）、托架（6）、弹簧（7）和螺钉（8）依次装入滚珠孔（34）中；滚珠孔（34）内设置有与螺钉（8）可相互连接的螺纹，通过调节螺钉（8）的位置调节弹簧（7）的预紧力大小；托架（6）一端设置有保持柱（62），保持柱（62）有合适的长度，用于保持弹簧（7）的稳定性，同时既能保证滚珠（5）进入半圆环槽（44），又可以限制滚珠（5）全部进入滚珠孔（34）中；托架（6）另一端设置有凹球面（61），用于保持滚珠（5）的稳定性和降低滚珠（5）的磨损。在整个工作过程中，只有当双螺旋超越离合器处于超越的时候，滚珠（5）才会克服弹簧（7）的预紧力，压缩弹簧（7），跳出球面凹陷（43）进入半圆环槽（44）中。

Claims (7)

1.一种双螺旋超越离合器，包括螺旋轴（1），以及装在螺旋轴（1）上的花键轴（2）、大螺旋套（3）、小螺旋套（4）、右挡圈（9）和左挡圈（10），以及设置在大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间的滚珠（5）、托架（6）、弹簧（7）和螺钉（8），其特征在于：所述螺旋轴（1）上设置有大螺旋（11）以及小螺旋（12）；所述花键轴（2）在螺旋轴（1）上的轴向位置通过左挡圈（10）限制，左挡圈（10）安装于左挡圈槽（13）中，花键轴（2）内部设置有内花键（21）；所述大螺旋套（3）内部设置有大内螺旋（32）以及外部设置有外花键（31），大内螺旋（32）与大螺旋（11）啮合，外花键（31）与内花键（21）啮合，大螺旋套（3）上设置有多个滚珠孔（34）；所述小螺旋套（4）在螺旋轴（1）上的轴向位置通过右挡圈（9）限制，右挡圈（9）安装于右挡圈槽（14）中，小螺旋套（4）内部设置有小内螺旋（41）以及外部设置有半圆环槽（44）和多个球面凹陷（43），小内螺旋（41）与小螺旋（12）啮合；所述滚珠（5）设置于大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间，在托架（6）、弹簧（7）和螺钉（8）的共同配合下可以在大螺旋套（3）和小螺旋套（4）之间传递一定转矩；所述托架（6）一端面设置有凹球面（61），另一端面设置保持柱（62）。
2.根据权利要求书1所述的双螺旋超越离合器，其特征在于：所述大螺旋（11）和小螺旋（12）具有相同导程和旋向。
3.根据权利要求书1所述的双螺旋超越离合器，其特征在于：所述滚珠孔（34）均匀布置在圆周上。
4.根据权利要求书1所述的双螺旋超越离合器，其特征在于：所述球面凹陷（43）均匀布置在圆周上。
5.根据权利要求书1所述的双螺旋超越离合器，其特征在于：所述保持柱（62）有合适的长度，既能保证滚珠（5）进入半圆环槽（44），又可以限制滚珠（5）全部进入滚珠孔（34）中。
6.根据权利要求书1所述的双螺旋超越离合器，其特征在于：所述大螺旋套（3）在双螺旋超越离合器超越时与大螺旋（11）之间有2～4mm的轴向间隙。
7.根据权利要求书1所述的双螺旋超越离合器，其特征在于：所述小螺旋套（4）在双螺旋超越离合器结合时与大螺旋（11）之间有10～15mm的轴向间隙。
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