CN103807315B - 一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置 - Google Patents

Abstract

在正反转机械传动时，主动回转件和从动回转件之间经常需要实现可控离合，目前采用较多的是电磁离合，需要附加辅助动力实现离合动作，缺少一种利用主动回转件自身动力完成径向离合的简单自动离合装置。本发明提出了一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，主要由主动回转件、径向顶动回转件、带径向销孔的套筒、离合销、弹簧、带销坑的从动回转件、套筒回转阻尼件、分别位于径向顶动回转件与带径向销孔的套筒上的回转止位接触副组成。该离合装置可以实现正反转机械传动是的双向传动离合，也可以实现单方向传动离合，结构简单，成本低，且分离牵连力矩小，可以部分取代正反转机械传动中常用的电磁离合装置，特别是现有门、窗、帘和机械关节的正反转离合传动装置。

Description

一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置

技术领域

本发明专利涉及一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，属于机械传动技术领域。

背景技术

在正反转机械传动时，主动回转件和从动回转件之间经常需要实现可控离合，目前采用较多的是电磁离合和摩擦副离合，前者需要附加辅助动力实现离合动作，后者经常出现磨损和摩擦力调整问题，缺少一种利用利用主动回转件自身动力完成离合且分离牵连力矩小的简单自动离合装置。本发明提出了一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，主要由主动回转件、径向顶动回转件、带径向销孔的套筒、离合销、弹簧、带销坑的从动回转件、套筒回转阻尼件、分别位于径向顶动回转件与带径向销孔的套筒上的一对回转止位接触副组成。与现有电磁驱动离合的离合装置想比，该离合装置不需要借助外力，就可以实现正反转机械传动是的双向离合，也可以实现单方向传动的离合，结构简单，成本低，且分离牵连力矩小，可以部分取代正反转机械传动中常用的电磁离合装置，特别适用于是门、窗、帘和机械关节的正反转离合传动中。与本发明比较接近的是外国人2002年在中国申请的离合器专利（02131503.5），该专利利用片状宽弹簧将可以圆周向自由滚动的滚动件偏心挤压从而达到胀紧与带动的传动目的，缺点是胀紧结构的分离牵连力矩较大，不适合要求分离牵连力矩很小的应用环境，本专利通过离合销和回转止位接触副的作用面分离结构设置有效克服了这一缺陷，且不影响离合功能。

总而言之，本发明的一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置适用于正反转机械传动，原理简单，成本小，分离牵连力矩小，是一种性价比较高的正反转传动离合装置。

发明内容

本发明专利需要解决的技术问题在于为门、窗、帘和常用机械关节的正反转离合传动提供一种基于径向离合销的自动离合装置。

实现本发明专利目的的技术解决方案为：这种正反转传动中基于径向离合销的自动离合装置主要由主动回转件1、径向顶动回转件2、带径向销孔的套筒3、离合销4、弹簧5、带销坑的从动回转件6、套筒回转阻尼件7、分别位于径向顶动回转件2与带径向销孔的套筒3上的回转止位接触副8组成。当主动回转件1的正向转动时，带动与其固定连接的径向顶动回转件2旋转，在套筒回转阻尼件7对带径向销孔的套筒3的旋转阻尼限制下，径向顶动回转件2相对于带径向销孔的套筒3转动，径向顶动回转件2上的非圆曲面或斜面就会将弹性压束在带径向销孔的套筒3中的离合销4顶出一部分，离合销4 顶出部分在转动过程中插入带销坑的从动回转件6上销坑，此时分别位于径向顶动回转件2与带径向销孔的套筒3上的回转止位接触副8接触，径向顶动回转件2带动带径向销孔的套筒3同步旋转，主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间就处于旋转咬合带动连接关系。反之，当主动回转件1的反向转动时，径向顶动回转件2释放离合销4，顶出带径向销孔的套筒3的部分离合销4在其上设置的弹簧5作用下回弹，此时主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间处于旋转分离关系。

该自动离合装置的主动回转件1既可以插在带销坑的从动回转件6 圆内布置，也可以套在带销坑的从动回转件6 圆外布置，从而分别实现从内圆带动外圆和从外圆带动内圆的离合传动关系。

通过改变该自动离合装置的回转止位接触副8位置与数量或径向顶动回转件2旋转外廓形状，主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间可以实现正向传动反向解脱的单向传动离合关系，也可以实现正反转双向传动和中间过渡状态分离的三态离合关系：

（1）通过增设的回转止位接触副8或改变径向顶动回转件2自身外廓的非对称性，在保证正向传动连接关系不变的情况下,反转时，径向顶动回转件2受到增设的回转止位接触副8的限制或自身外廓不对称性限制，无法将离合销4顶入带销坑的从动回转件6，使得反向旋转就始终处于分离状态；

（2）通过分别设置正反转回转止位接触副8或增设另外一组离合销4、弹簧5、销孔和销坑，将主动回转件1与带销坑的从动回转件6的正反转带动咬合连接关系在圆周两个角度上错开布置，在保证正反转都能实现主动回转件1与带销坑的从动回转件6咬合连接传动的前提下，当主动回转件1不主动旋转时，径向顶动回转件2在附加弹性或电控作用下能回到上述圆周两个角度之间空闲位置时，就实现了主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间的分离。

制作时，该装置主动回转件1与径向顶动回转件2可以根据空间布置需求合并成一个等效传动关系的的异形零件。

在单向传动离合应用时，径向顶动回转件2可以是凸轮、偏心圆体、椭圆体或楔体，也可以利用自身非对称外廓可以发挥回转止位接触副8的作用。例如，径向顶动回转件2径向外凸顶点圆周向两侧的一侧设置为径向渐厚面，另外一侧设置为无法通过离合销4的止位面，在正向传动时，径向顶动回转件2的径向渐厚面顶出离合销4但无法挤过离合销4留下的尾部位置，主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间就能实现旋转咬合的连接关系；而在径向顶动回转件2反转释放离合销4后，径向顶动回转件2在反转时其上止位面无法顶出离合销4，主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间就始终处于分离关系。

本发明的离合装置中所含离合销4的数量n1、销孔数量n2和销坑数量n3可以根据实际空间大小限制和工作需求分别选择，范围在1-1000之间，离合销4可以是标准柱状体、筒状体、球状体、椭球状体或非标准异形体，其上需设置弹簧5力可作用的曲面、台阶面或拉、压连接。

套筒回转阻尼件7设计的机械阻力的大小调整对本发明装置动作的可靠性至关重要，设计原则是一方面需要考虑减少磨损与功耗，另一方面又要保证在离合销4挤出到位前径向顶动回转件2可以相对带径向销孔的套筒3转动而不至于过分带动。

此外，当采用从内圆带动外圆离合传动关系时，可以通过内圆附加永磁来取消离合装置中的弹簧5，即把处在带径向销孔的套筒3内的径向顶动回转件2、主动回转件1或其它增设的轴、轴套上附加永磁，在离合销4上附加永磁，离合销4与处在带径向销孔的套筒3内的的永磁始终相吸，就不需要弹簧5了。

下面结合附图对本发明专利作进一步详细描述这种正反转传动中基于径向离合销的自动离合装置的传动方法与原理。

附图说明

图1：一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置处于传动连接位置时的组成剖面示意图；

图2：一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置处于传动连接位置时的俯视图；

图3：一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置处于分离位置时的组成剖面示意图；

图4：一种正反转传动中基于径向离合销的单向离合传动装置处于传动连接位置时的俯视图。

图5：一种正反转传动中基于径向离合销的双向离合传动装置部分零件等效合并制作示例图。

其中，图1、2、3 、4和5中使用了统一数字标号：1主动回转件、2径向顶动回转件、3带径向销孔的套筒、4离合销、5弹簧、6带销坑的从动回转件、7套筒回转阻尼件、8分别位于径向顶动回转件2与带径向销孔的套筒3上的回转止位接触副、9图示旋转方向离合销、10图示旋转反方向离合销孔。

具体实施方式

下面结合图1、图2、图3和图4，对本发明专利的实施例进一步详细的描述。

结合图1、图2和图3，本发明的一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置实施例——单向离合传动装置由主动回转件1、径向顶动回转件2、带径向销孔的套筒3、离合销4、弹簧5、带销坑的从动回转件6、套筒回转阻尼件7、分别位于径向顶动回转件2与带径向销孔的套筒3上的回转止位接触副8组成，此处，径向顶动回转件2可采用径向凸轮，离合销4采用轴向长度1/4处有突出台阶面的柱面销，弹簧5采用可以间隙插入销孔的压簧，套筒回转阻尼件7采用侧面摩擦阻尼副，由于轴向顶动回转件2靠弹簧5复位，所以此实施例中没用采用附加永磁构件，离合销4采用带一个台阶面的柱状体。回转止位接触副8数量为2对，分别满足正、反方向旋转传动时径向顶动回转件2与带径向销孔的套筒3间的回转止位带动需求。

当主动回转件1的正向转动时，带动与其固定连接的径向顶动回转件2旋转，在套筒回转阻尼件7对带径向销孔的套筒3的旋转阻尼限制下，径向顶动回转件2相对于带径向销孔的套筒3转动，径向顶动回转件2上的非圆曲面或斜面就会将弹性压束在带径向销孔的套筒3中的离合销4顶出一部分，离合销4 顶出部分在转动过程中插入带销坑的从动回转件6上销坑，此时分别位于径向顶动回转件2与带径向销孔的套筒3上的回转止位接触副8接触，径向顶动回转件2带动带径向销孔的套筒3同步旋转，主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间就处于旋转咬合带动连接关系。反之，当主动回转件1的反向转动时，径向顶动回转件2释放离合销4，顶出带径向销孔的套筒3的部分离合销4在其上的被压缩弹簧5作用下回弹，此时主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间处于旋转分离关系。

本实施例图1、图2、图3中都是以内圆带动外圆为例示意的。通过设置的两对回转止位接触副8，正向传动连接关系时离合销4被顶入带销坑的从动回转件6且一对对回转止位接触副8接触，反向转动时，轴向顶动回转件2受到第二对回转止位接触副8接触的限制，无法将离合销4顶入带销坑的从动回转件6，使得反向旋转就始终处于分离状态。本例的离合传动装置中所含离合销4的数量n1、销孔数量n2和销坑数量n3取值为1。

本实施例通过实测顶动回转件2不会带动带径向销孔的套筒3需要阻尼力均值为F，取2F作为套筒回转阻尼件7的设计与安装依据。主动回转件1与径向顶动回转件2是两个独立制作且相互固定连接的零件。

结合图4，在单向传动离合应用时，径向顶动回转件2的非对称外廓可以取代回转止位接触副8的作用。图4中，径向顶动回转件2径向外凸顶点圆周向两侧的一侧设置为径向渐厚面，另外一侧设置为无法通过离合销4的止位面，在正向传动时，径向顶动回转件2的径向渐厚面顶出离合销4但无法挤过离合销4留下的尾部位置，主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间就能实现旋转咬合的连接关系；而在径向顶动回转件2反转释放离合销4后，径向顶动回转件2在反转时其上止位面无法顶出离合销4，主动回转件1与带销坑的从动回转件6之间就始终处于分离关系。

结合图5，在单、双向传动离合应用时，主动回转件1与径向顶动回转件2可以根据空间布置需求合并成一个等效传动关系的异形零件。图5中是一个双向传动离合装置的异形零件示例，该图中将原来的主动回转件1、径向顶动回转件2、弹簧5、回转止位接触副8的一个止位面合成了一个异形轴主动回转件，即在主动回转件1上倒角取代径向顶动回转件2和回转止位接触副8的一个止位面，并在主动回转件1上附加永磁，就可以取代弹簧5将离合销始终往轴心方向拉，这时离合销9和10需是磁吸材料或附加永磁材料制成。与该结构对应的带径向销孔的套筒3内圆上设置凸出体9或轴向销钉充当回转止位接触副8的另一个止位面。图5中带径向销孔的套筒3上的销孔采用长方孔设置，内放轴线与套筒3轴线平行的柱状销。图5中合成的异形轴主动回转件沿图示旋转箭头方向旋转驱动时，图示旋转方向离合销9被顶出销孔一部分并嵌入对应得带销坑的从动回转件6，从而实现该方向传动，此时图示旋转反方向离合销10被旋转中心的永磁场吸入收藏在带径向销孔的套筒3壁中；合成的异形轴主动回转件沿图示旋转反方向旋转驱动时，离合销10被顶出销孔一部分并嵌入对应得带销坑的从动回转件6，从而实现反方向传动，此时图示旋转方向离合销9也会被中心的永磁场吸入带径向销孔的套筒3。如果控制异形轴主动回转件旋转到这两个传动方向中间时，传动装置就处于双向分离状态。离合销4的数量n1、销孔数量n2和销坑数量n3取值为2。

Claims (7)

1.一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，其结构特征在于该装置主要由主动回转件(1)、径向顶动回转件(2)、带径向销孔的套筒(3)、离合销(4)、弹簧(5)、带销坑的从动回转件(6)、套筒回转阻尼件(7)、分别位于径向顶动回转件(2)与带径向销孔的套筒(3)上的回转止位接触副(8)组成，当主动回转件(1)正向转动时，带动与其固定连接的径向顶动回转件(2)旋转，在套筒回转阻尼件(7)对带径向销孔的套筒(3)的旋转阻尼限制下，径向顶动回转件(2)相对于带径向销孔的套筒(3)转动，径向顶动回转件(2)上的非圆曲面或斜面就会将弹性压束在带径向销孔的套筒(3)中的离合销(4)顶出一部分，离合销(4)顶出部分在转动过程中插入带销坑的从动回转件(6)上的销坑，此时分别位于径向顶动回转件(2)与带径向销孔的套筒(3)上回转止位接触副(8)接触，径向顶动回转件(2)就会使得带径向销孔的套筒(3)同步旋转，此时主动回转件(1)与带销坑的从动回转件(6)之间就处于旋转咬合带动连接关系，反之，当主动回转件(1)反向转动时，径向顶动回转件(2)释放离合销(4)，顶出带径向销孔的套筒(3)的部分离合销(4)在其上设置的弹簧(5)作用下回弹，此时主动回转件(1)与带销坑的从动回转件(6)之间处于旋转分离关系。

2.根据权利要求1所述的一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，其特征在于主动回转件(1)插在带销坑的从动回转件(6)圆内布置或者套在带销坑的从动回转件(6)圆外布置，分别实现从内圆带动外圆和从外圆带动内圆的离合传动关系。

3.根据权利要求1所述的一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，其特征在于通过改变正反向两对回转止位接触副(8)位置与形状，主动回转件(1)与带销坑的从动回转件(6)之间实现正向传动反向解脱的单向传动离合关系或者实现正反转双向传动、中间过渡状态分离的三态离合关系。

4.根据权利要求1所述的一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，其特征在于径向顶动回转件(2)端面上必须含有一个方向旋转时能够径向顶动另一个方向旋转时能够释放离合销(4)的斜面或曲面，径向顶动回转件(2)在具体实现时与主动回转件(1)合成或者不合成一个具有等效传动关系的整体加工件。

5.根据权利要求1所述的一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，其特征在于该装置中所含离合销(4)的数量n1、销孔数量n2和销坑数量n3根据实际空间大小限制和工作需求分别选择，范围在1-1000之间，离合销(4)是标准柱状体、筒状体、球状体或椭球状体，使用弹力缩回时其上需设置弹簧(5)可作用的曲面、台阶面或拉、压连接。

6.根据权利要求1所述的一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，通过内圆或外圆附加永磁来取代离合装置中的弹簧(5)，即把处在带径向销孔的套筒(3)内侧或外侧部分构件附加永磁，在离合销(4)上也附加永磁，离合销(4)就依赖永磁吸力而不需要依赖弹簧(5)弹力缩回了。

7.根据权利要求1所述的一种正反转传动中基于径向移动离合销的离合传动装置，其特征在于单向传动离合时通过设置径向顶动回转件(2)为非对称外廓实现取代回转止位接触副(8)的作用，即径向顶动回转件(2)径向端面外凸顶点两侧的一侧为径向渐厚面一侧为止位面设置，正向传动时，径向顶动回转件(2)的径向渐厚面顶出离合销(4)后无法挤过离合销(4)留下的尾部位置，主动回转件(1)与带销坑的从动回转件(6)之间就实现了旋转咬合传动的连接关系，而径向顶动回转件(2)反转释放离合销(4)后，径向顶动回转件(2)径向端面上止位面无法顶出离合销(4)，主动回转件(1)与带销坑的从动回转件(6)之间就处于分离关系。