CN104285071A - 销和棘爪式双向超越离合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超越离合器，所述超越离合器具有内部构件和外部构件，所述内部构件和所述外部构件围绕转动轴线布置，所述外部构件处于所述内部构件的径向外部。离合器还包括多个销，所述多个销从外部构件的径向内表面和内部构件的径向外表面中的一个突出。离合器还包括一个或多个棘爪，所述一个或多个棘爪联接到内部构件和外部构件中的一个构件。所述棘爪中的每个都可在接合位置与脱开位置之间运动，在所述接合位置中棘爪与一个销接合以在内部构件与外部构件之间传递转矩，在所述脱开位置中棘爪与该销脱开以允许内部构件和外部构件相对转动。在一个实施例中，不同的棘爪依据一个构件的转动方向而处于其相应的接合位置。

Description

销和棘爪式双向超越离合器

技术领域

本发明涉及一种超越离合器。具体地，本发明涉及一种离合器，所述离合器具有这样的结构，即，所述结构能够改进对离合器接合的控制并且能够使更小的、更均匀的载荷分布在离合器接合面上。

背景技术

在许多应用中使用离合器以使诸如马达的驱动设备与从动设备选择性地接合和脱开(例如，用于软管或缆索的传送机或卷筒)，以便将转矩从驱动设备传递到从动设备。在许多离合器中，通过电磁致动或流体致动或甚至由使用者手动地致动来进行接合和/或脱开。这些致动方法增加了离合器的操作复杂性和成本。为了解决该缺点，在其它离合器中，通过例如使用弹簧和/或响应于在离合器上操作的诸如离心力的外力，机械地进行接合和/或脱开。

一种依靠机械致动的传统类型的离合器是离心式离合器。在离心式离合器中，离合器的径向内部构件联接到驱动设备。当驱动设备的转速达到预定的水平时，附装到离合器的内部构件的离合器瓦抵抗弹簧的偏压力径向向外地运动，并且与联接到从动构件的离合器的径向外部构件接合。然而，离心式离合器具有若干缺点。首先，随着离合器瓦与径向外部构件的表面接合，离合器瓦在离心力达到足以传递转矩的水平之前一直滑动。该滑动运动产生摩擦，所述摩擦提高离合器内的温度并且增加离合器的表面上的磨损。该磨损产生金属颗粒，所述金属颗粒擦伤离合器的表面而导致甚至更大的磨损。其次，为了实现足够大的离心力，离合器瓦的角速度和质量必须是较高的。结果，离合器是较大的。

另一种依靠机械致动的传统类型的离合器是棘轮和棘爪式离合器。在该类型的离合器中，通过弹簧加载或通过离心力将使棘爪与形成在离合器构件之一的表面中的凹槽接合。然而，该类型的离合器也具有若干缺点。凹槽的形成需要专业制造和热处理以提高材料硬度，由此增加制造成本和复杂性。凹槽还具有尖锐的拐角和边缘，所述尖锐的拐角和边缘充当应力梯级并且降低离合器的强度和耐用性。另外，凹槽的较平坦的表面难以通过棘爪来控制接合的精确位置，并且当包含有多个棘爪时，对于一个或多个棘爪普遍的是在其它棘爪导致不均匀的载荷共享之前接合。更进一步地，棘爪与凹槽的脱开要求离合器构件之间可逆地相对运动以提供足够大的间隙。在由离心力促使离合器接合的棘轮和棘爪式离合器中，仍然有其它缺点。尤其，随着转速增大和棘爪向外运动，难以防止棘爪的尖锐边缘与凹槽之间不期望地接触而导致棘爪和凹槽二者破损。另外，棘爪以较高的速度与凹槽的表面接合，由此产生较高的冲击载荷。为了抵消这些载荷，离合器倾向于是较大的，并且由高强度材料制成，由此增加了成本。

本文的发明人已经认识到需要一种超越离合器，所述超越离合器将消除上述缺陷中的一个或多个和/或使其最小化。

发明内容

本发明提供一种改进的离合器。具体地，提供这样一种超越离合器，即，所述超越离合器能够改进对离合器接合和脱开的控制，并且能够使更小的、更均匀的载荷分布在离合器接合面上。

根据本发明的一个实施例的超越离合器包括围绕转动轴线布置的内部构件和围绕转动轴线布置的外部构件，所述外部构件处于内部构件的径向外部。离合器还包括多个销，所述多个销从外部构件的径向内表面和内部构件的径向外表面中的一个突出。最后，离合器包括棘爪，所述棘爪联接到内部构件和外部构件中的一个构件。棘爪可在接合位置与脱开位置之间运动，在所述接合位置中棘爪与多个销中的一个销接合以在内部构件与外部构件之间传递转矩，在所述脱开位置中棘爪与该销脱开以允许内部构件和外部构件相对转动。在一个实施例中，离合器还包括致动器，所述致动器布置在内部构件与外部构件之间，并且构造成在一个构件转动时与棘爪接合并且朝向接合位置推压棘爪。

根据本发明的另一个实施例的超越离合器包括围绕转动轴线布置的内部构件和围绕转动轴线布置的外部构件，所述外部构件处于内部构件的径向外部。离合器还包括多个销，所述多个销从外部构件的径向内表面和内部构件的径向外表面中的一个突出。离合器还包括第一棘爪，所述第一棘爪联接到内部构件和外部构件中的一个构件。第一棘爪可响应于该一个构件沿着第一转动方向的转动从第一脱开位置运动到第一接合位置，在所述第一脱开位置中第一棘爪与多个销脱开以允许内部构件和外部构件相对转动，在所述第一接合位置中第一棘爪与多个销中的第一销接合以使内部构件和外部构件中的另一个构件沿着第一转动方向转动。离合器还包括第二棘爪，所述第二棘爪联接到一个构件。第二棘爪可响应于该一个构件沿着与第一转动方向相反的第二转动方向的转动从第二脱开位置运动到第二接合位置，在所述第二脱开位置中第二棘爪与多个销脱开以允许内部构件和外部构件相对转动，在所述第二接合位置中第二棘爪与多个销中的第一销和第二销中的一个接合以使另一个构件沿着第二转动方向转动。根据一个实施例，离合器还可以同样包括致动器，所述致动器布置在内部构件与外部构件之间，所述致动器构造成在该一个构件沿着第一转动方向转动时与第一棘爪接合和朝向第一接合位置推压第一棘爪，并且构造成在该一个构件沿着第二转动方向转动时与第二棘爪接合和朝向第二接合位置推压第二棘爪。

根据本发明的超越离合器相对于传统的电力、流体或手动致动的离合器是有利的，这是因为本发明的离合器是较不复杂的并且具有较低的成本。本发明的离合器相对于传统的机械致动的离合器也是有利的。如与传统的离心式离合器比较，不产生滑动摩擦，由此减少离合器上的热和摩擦。另外，因为本发明的离合器不取决于驱动设备的速度，在传递相同的转矩的情况下本发明的离合器小于传统的离心式离合器。如与传统的棘轮和棘爪式离合器比较，本发明的离合器既不需要离合器构件之一的表面内的尖锐凹槽，也不需要离合器构件之间相对运动以允许棘爪清除凹槽。结果，离合器更容易制造并且具有更低的成本，并且在接合时经受更低的应力。另外，棘爪在较低精度的位置处与销接合，由此确保较相等的载荷共享。

本发明的上述和其它方面、特征、细节、功用和优点对于本领域的技术人员而言将从阅读下面的详细说明和权利要求书并且从回顾附图而变得显而易见。

附图说明

图1是包含有根据本发明的教导的离合器的系统的图解视图；

图2A至图2B是根据本发明的教导的一个实施例的离合器的透视图；

图3是沿着图2A的线3-3得到的图2A至图2B的离合器的剖视图；

图4是图2至图3的离合器的若干部件的分解透视图；

图5A至图5B是沿着图3中的线5-5得到的图2至图3的离合器的剖视图，并且示出离合器的脱开和接合；

图6A至图6B是根据本发明的教导的另一个实施例的离合器的透视图；

图7是图6A至图6B的离合器的分解透视图；

图8是沿着图6中的线8-8得到的图6的离合器的剖视图；

图9A至图9B是沿着图8中的线9-9得到的图6至图8的离合器的剖视图，并且示出离合器的脱开和接合；

图10是在图6至图8的离合器中使用的弹簧的透视图；和

图11是图6至图8的离合器的部分的放大的剖视图。

具体实施方式

现在参照附图，其中，相同的附图标记用来指示各个视图中的相同部件，图1示出发电和输电系统10。系统10包括驱动设备12，其用于发电以用于驱动从动设备14。驱动设备12可以包括常规马达，包括例如电动马达、液压马达或气动马达。设备12还可以包括常规齿轮箱或减速器(其可以与马达组合以形成常规齿轮马达)以控制输送到从动设备14的输出速度和转矩。设备12可以通过诸如轴的输出构件16或诸如齿轮、滑轮或链轮齿的另一个旋转体而输出转矩。从动设备14可以例如包括传送机或卷筒，在所述传送机或卷筒上安装有软管、电缆或钢缆。应当理解，设备14的形式将取决于应用，并且设备14可以包括构造成接收输入转矩的广泛种类的设备中的任一个。设备14可以通过诸如轴的输入构件18或诸如齿轮、滑轮或链轮齿的另一个旋转体而输入转矩。系统10还可以包括根据本发明的离合器20。离合器20选择性地联接设备12、14以提供由设备12输出到设备14的转矩。尤其，离合器20从设备12的输出构件16接收转矩并且将转矩选择性地传递到设备14的输入构件18。将应当理解，输出构件16可以形成在设备12或离合器20中，并且类似地，输入构件18可以形成在设备14或离合器20中。

现在参照图2至图4，示出根据本发明的离合器20的一个实施例。离合器20包括超越离合器，并且具体地包括双向超越离合器。超越离合器是机械式离合器的类型，其设计成在沿着一个方向惯性滑行或过度运转的情况下沿着相反的方向驱动。如果从动设备的转速超过驱动设备的转速，则离合器也沿着驱动方向惯性滑行。双向超越离合器能够沿着两个方向驱动和过度运转。超越离合器的优点之一在于，其允许用于在停止时进行较大惯性载荷的过度运转和阻止可能在驱动设备12上发生的任何回驱损坏。离合器20可以包括内部构件22、外部构件24、多个弹簧接合销26、多个安装销28、多个弹簧30、多个离合器接合销32和多个棘爪34。

内部构件22构造成从驱动设备12的输出构件16接收输入转矩，所述输入转矩可以选择性地传递到离合器20的外部构件24，如以下更加详细地说明的。构件22具有环形结构并且构造成接收轴(未示出)，所述轴从设备12延伸或延伸到设备12(例如，所述轴可以包括输入构件16或可以联接到输入构件16)。构件22可以限定键槽36或键，所述键槽36或键构造成分别与轴中的匹配的键或键槽接合，以便将构件22联接到轴以用于围绕转动轴线38转动。构件22的径向外表面的直径改变成使得构件22限定：径向向外延伸的法兰40，其布置在构件22的一个轴向或纵向端部处；和另一个径向向外延伸的法兰42，其布置在构件22的轴向或纵向端部的中间。法兰42可以限定一个或多个径向延伸的、沿圆周间隔开的通路44，其构造成接收固定螺钉(未示出)，所述固定螺钉用于将离合器10保持在轴上。参照图4，法兰40、42限定轴向对准的膛孔46、48和50、52，它们构造成分别接收销26、28的相对的纵向端部。再次参照图3，构件22在法兰40、42之间的减小直径的部分54限定凹陷部56，通过所述凹陷部56延伸有销26、28并且构造成接收分别布置在销26和28上的弹簧30和棘爪34。构件22的另一个减小直径的部分58布置在构件22的相对的轴向端部处并且构造成在该减小直径的部分58上支撑外部构件24的部分。

外部构件24构造成将转矩传递到从动设备14。构件24具有环形结构并且围绕轴线38布置在内部构件22的径向外部。构件24在构件24的一个轴向或纵向端部处限定减小直径的部分60，其构造成被接收在内部构件22的部分58上。润滑剂的薄膜可以布置在构件24的部分60与构件22的部分58之间。或者，可以在构件58、60之间布置有轴承(例如，套筒轴承或滚子轴承)。部分60的径向外表面的直径可以改变以限定肩部62，可以抵靠所述肩部62安装有齿轮或链轮齿64以用于直接地或例如通过带连接到从动设备14的输入构件18。构件24也在构件24的相对的轴向或纵向端部处限定扩大直径的部分66。部分66的内径的尺寸设定成接收内部构件22的法兰40、42，而同时允许存在用于销32的空间，所述销32布置在法兰40、42的径向外部。部分66在部分66的相对的纵向端部处限定一对径向延伸的壁68、70。壁68、70限定多个轴向对准的、沿圆周间隔开的膛孔72、74，其分别构造成接收销32的相对的纵向端部，以便暴露出处于销32的纵向端部中间且面对棘爪34的每个销32的部分。

弹簧接合销26提供一种用于保持每个弹簧30的一个端部以便使弹簧30可以扩张和返回到无应力状态的措施。销26的纵向端部可以被分别接收在内部构件22的法兰40、42中的膛孔46、48内。在所示的实施例中，弹簧接合销26的数量是安装销28的数量的一半，并且销26、28布置成使得单个弹簧接合销26沿圆周地布置在两个安装销28之间。每个弹簧接合销26都可以构造成保持两个弹簧30的端部(即，支撑在相邻的安装销28中的每个上的弹簧的端部)。

安装销28提供一种用于将弹簧30和棘爪34安装在内部构件22上的措施。销26、28的纵向端部可以被分别接收在内部构件22的法兰40、42中的膛孔48，52内。每个安装销28都构造成支撑单个弹簧30和单个棘爪34并且限定轴线76，棘爪34围绕所述轴线76可以枢转，如以下更加详细地说明的。

弹簧30设置成将棘爪34偏压到脱开位置(参见图5A)。弹簧30可以包括传统的螺旋弹簧。弹簧30可以围绕每个安装销28布置。参照图4，弹簧30可以布置在相对应的棘爪34的任一侧上，该侧由棘爪34的取向所确定。每个弹簧30都可以具有联接到弹簧接合销26的第一端部和联接到棘爪34的第二端部。或者，联接到弹簧接合销26的端部可以联接到构件22的表面。

离合器接合销32提供了一种用于将棘爪34与外部构件24选择性地接合以便联接内部构件和外部构件22、24以用于转动的措施。销32可以包括接合销。每个销32的相对的纵向端部都被分别接收在构件24的壁68、70中的膛孔72、74内，以便使处于每个销32的纵向端部之间的销32的圆形表面可以通过棘爪34接合。使用具有如与形成在外部构件24的表面中的传统凹槽相对的圆形表面的销32表示了相对于传统离合器的显著的改进。使用的销32使外部构件24的制造更加简单并且消除了对构件24的表面热处理的需要。对在典型的凹槽中得到的尖锐拐角和边缘的消除减小了离合器上的应力，由此增大离合器的强度和耐用性，并且更容易防止棘爪34与外部构件24之间不期望地接触以及防止所引起的任何破损。另外，销32的圆形表面更容易通过棘爪34控制接合的位置，由此促进更加均匀的载荷分享和减小冲击载荷，由此减小离合器的尺寸和减少离合器的制造成本。更进一步地，使用销32而不是使用传统的凹槽，减小了使棘爪34脱开所需的间隙，并且因此消除了为使离合器脱开而使离合器的内部构件与外部构件之间相对运动的需要。

棘爪34设置成与销32接合，以便将转矩从内部构件22传递到外部构件24。每个棘爪34都被支撑在安装销28上并且围绕延伸通过销28的转动轴线76枢转。参照图5A，每个棘爪34都可以在剖视图中限定径向内表面78和径向外表面80，所述径向内表面78和径向外表面80是基本平直的表面并且彼此基本平行地延伸。当棘爪34如在图5A中所示处于脱开位置中时，表面78、80相对于轴线38或轴线76沿圆周延伸，并且径向外表面80可以长于径向内表面78。棘爪34还可以限定表面82，所述表面82相对于轴线38或轴线76在表面78、80之间沿着大致径向的方向延伸，所述表面82是基本平直的表面，但是在任一端部处弯曲以与表面78、80相遇。棘爪34还可以限定凹入的曲面84，其具有从表面78的端部延伸的一个端部，所述表面78的端部是与表面78遇到表面82的端部相对的。最后，棘爪34可以限定接合面86，所述接合面86在凹面84和表面80的相对的端部之间延伸。接合面86可以是曲面并且限定圆弧段，所述圆弧段是与供安装销28延伸通过的棘爪34中的膛孔同心(即，围绕轴线76居中)的，由此允许在构件22、24之间没有相对运动的情况下使离合器脱开。或者，如果对于离合器的脱开而言可接受相对运动，则接合面86不必与膛孔同心(将导致转矩密度增大)。虽然本文已经说明了用于棘爪34的特定构造，但是将应当理解，棘爪34可以以各种方式构造。棘爪34的构造或形状可以设定成使得重心(由图5A中的圆点88示出)与轴线76偏移，并且尤其使得从转动轴线38到重心88的径向距离大于从轴线38到供棘爪34围绕枢转的轴线76的径向距离。随着驱动设备12的转速增大，并且因此离合器16的内部构件22的转速增大，角加速度(即，速度增大的速率)通过安装销28传递到棘爪34，产生了在轴线76处具有原点的力矢量90。沿着相反的方向产生在棘爪34的重心88处具有原点的相对应的反作用力矢量92。因为这两个原点偏移，所以力矢量组合成导致棘爪34一直转动到棘爪34的接合面86在接合位置处与销32之一接合为止，如图5B中所示。一旦接合，棘爪34与销32之间的摩擦在去除驱动转矩之前一直维持接合。因为棘爪34通过角加速度致动而不是如在离心式离合器或传统的棘轮和棘爪式离合器中通过速度致动，所以在驱动设备12达到其正常操作速度之前棘爪34更加快速地接合。结果，冲击载荷相对于在传统的离心式离合器以及棘轮和棘爪式离合器中得到的冲击载荷减小，并且离合器的总尺寸可以减小。

棘爪34布置成两组以提供双向接合。尤其，棘爪对34A、34B彼此相邻地沿圆周位于安装销28上，所述安装销28布置在弹簧接合销26的任一侧上。棘爪34A、34B沿着相反的取向布置。构件22沿着一个转动方向(在所示的实施例中，逆时针方向)的转动使棘爪34A从图5A中所示的脱开位置(通过围绕轴线76的顺时针转动)运动到图5B中所示的接合位置，在所述脱开位置中棘爪34A与销32脱开以允许内部构件22与外部构件24相对转动，在所述接合位置中棘爪34A与销32之一接合以使构件24沿着同一(逆时针)转动方向转动。因为棘爪34B的相反的取向，由力矢量90、92所施予的棘爪34B的顺时针转动阻止棘爪34B运动到接合位置中。构件22沿着相反的转动方向(在所示的实施例中，顺时针方向)的转动使棘爪34B从图5A中所示的脱开位置(通过围绕轴线76的逆时针转动)运动到接合位置，在所述脱开位置中棘爪34B与销32脱开以允许内部构件22与外部构件24相对转动，在所述接合位置中棘爪34B与销32之一接合以使构件24沿着同一(逆时针)转动方向转动。同样地，因为棘爪34A的相反的取向，由力矢量90、92所施予的棘爪34A的顺时针转动阻止棘爪34A运动到接合位置中。

应当理解，离合器20的取向和操作可以以若干方式修改。例如，在所示的实施例中，弹簧30将棘爪34偏压到脱开位置，并且由内部构件22的转动所引起的角加速度使棘爪34运动到与销32接合的位置。在构造成用作止逆离合器的可替代实施例中，弹簧30可以将棘爪34偏压到接合位置，而同时由内部构件22的转动引起的角加速度使棘爪34运动到脱开位置。在该实施例中，棘爪34构造成使得重心与轴线76偏移并且尤其使得从转动轴线38到重心88的径向距离小于从轴线38到供棘爪34围绕枢转的轴线76的径向距离。结果，力矢量90、92的组合将棘爪34推压到脱开位置。在该构造的一个变型中，棘爪34全部可以具有相同的取向(在所示的实施例中，如与棘爪34A、34B的相反的取向相反)，使得离合器可以起到止逆离合器的功能，而不是起到双向超越离合器的功能。本发明的离合器相对于传统的斜撑或斜辊止逆离合器将具有若干优点，这是因为离合器将提供更高的转矩密度，又具有更简单的构造和更低的成本。在另一个可替代的实施例中，销32可以布置在内部构件22的径向外表面上，而棘爪34安装在外部构件24上。棘爪34可以同样构造成使得重心促使棘爪34期望地转动以使销32接合或脱开(同样依据棘爪分别是被偏压到脱开位置还是被偏压到接合位置)。

现在参照图6至图8，示出根据本发明的另一个实施例的离合器94。离合器94可以包括内部构件96、外部构件98、致动器100、多个弹簧接合销102、多个安装销104、多个弹簧106、多个离合器接合销108和多个棘爪110。如与离合器20比较，离合器94意在用于在较低速度的应用中使用，所述离合器94会需要辅助设备以将棘爪110从脱开位置运动到接合位置。

内部构件96构造成将转矩传递到从动设备14的输入构件18。构件96具有环形结构并且构造成接收轴(未示出)，所述轴从设备14延伸或延伸到设备14(例如，所述轴可以包括输入构件18或可以联接到输入构件18)。构件96可以限定多个花键112(参见图6)，所述多个花键112构造成与轴中的一套匹配的花键接合，以便将构件96联接到轴以用于围绕转动轴线114转动。构件96的径向外表面的直径改变成使得构件96限定径向向外延伸的法兰116、118，它们布置在构件96的相对的轴向或纵向端部处。法兰116、118限定多个轴向对准的、沿圆周间隔开的膛孔120、122，它们分别构造成接收销108的相对的纵向端部，以便暴露出处于销108的纵向端部中间且面对棘爪110的每个销108的部分。

外部构件98构造成从驱动设备12的输出构件16接收输入转矩，所述转矩可以被选择性地传递到离合器94的内部构件96，如以下更加详细地说明的。构件98具有环形结构并且构造成其中接收内部构件96和致动器100的一部分。构件98围绕轴线114布置在内部构件96的径向外部。构件98限定膛孔124，所述膛孔124构造成接收轴(未示出)，所述轴从设备12延伸或延伸到设备12(例如，所述轴可以包括输入构件16或可以联接到输入构件16)。然而，应当理解，可替代地，构件98可以包括附装到外部构件98的从动齿轮或滑轮。构件98还构造成接收弹簧接合销102和安装销104。尤其，径向延伸的壁126限定膛孔128、130，所述膛孔128、130构造成分别接收销102、104的一个纵向端部。构件98的径向内表面还限定多个纵向或轴向延伸的凹陷部132，它们构造成接收销104。

致动器100设置成在外部构件98响应于由驱动设备12提供的驱动转矩或响应于作用在致动器100上的外力而转动时将棘爪110加压成与销108接合。致动器100具有环形结构并且围绕轴线114布置。多个磁体134可以从致动器100的一侧延伸以用于使致动器100与外部构件98之间产生相对转动(例如，通过施加外力)。多个柄脚136从致动器100的相对的一侧延伸并且被接收在外部构件98内。尤其，参照图9A至图9B，柄脚136沿圆周布置在两个棘爪110之间，以便在外部构件98与致动器100之间相对转动时，柄脚136与棘爪110接合并且将棘爪110推压成与销108接合。虽然柄脚136在所示的实施例中在剖视图中示出为是基本直线的，但是将应当理解，柄脚136的形状可以改变，并且可以例如包括圆形销。致动器100可以放置成与驱动设备12或从动设备14中的静止构件或与另一个静止物体摩擦接合，以便使外部构件98的转动引起相对转动的阶段，其中，棘爪110借助外部构件98的转动而与柄脚136接合。在棘爪110与柄脚136接合时，致动器100随外部构件98一起转动。致动器100可以放置成通过电磁力或磁力(流体力或弹簧力)与静止构件接合。当弹簧106加压棘爪110的作用不再提供驱动转矩时，致动器100可以返回到该位置，并且因此柄脚136返回到脱开位置。或者，单独的弹簧(未示出)或构件98的反向转动可以用于使致动器100返回到供柄脚136从棘爪110脱开的位置。

弹簧接合销102提供一种用于保持弹簧106以便使弹簧106可以扩张和返回到无应力状态的措施。销102的纵向端部可以被接收在外部构件98的壁126中的膛孔128内。在所示的实施例中，弹簧接合销102的数量是安装销104的数量的一半，并且销102、104布置成使得单个弹簧接合销102沿圆周地布置在两个安装销104之间。

安装销104提供了一种用于将棘爪110安装在外部构件98上的措施。销104的纵向端部可以被接收在外部构件98的壁126中的膛孔130内并且可以被压配合在膛孔130内。每个安装销104都构造成支撑单个棘爪110并且限定可以供棘爪110围绕枢转的轴线，如以下更加详细地说明的。

弹簧106被设置成将棘爪110偏压到脱开位置(参见图9A)。参照图10至图11，弹簧106可以包括板弹簧，所述板弹簧具有径向内侧和径向外侧，所述径向内侧构造成接收销102，所述径向外侧构造成在销102的任一侧上与棘爪110接合以保持棘爪110和将棘爪110偏压到脱开位置。通过致动器100的柄脚136接合的棘爪110抵抗弹簧106的力将棘爪110推压到接合位置(参见图9B)。将应当理解，弹簧106可以具有各种形式。例如，弹簧106可以包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧围绕安装销104布置，并且在一个端部处联接到相对应的棘爪110，而在另一个端部处如在离合器20中联接到弹簧接合销或联接到构件98的表面。

离合器接合销108提供了一种用于将棘爪110与内部构件96选择性地接合以便联接内部构件96和外部构件98以用于转动的措施。销108可以包括接合销。每个销108的相对的纵向端部都被分别接收在构件96的法兰116、118中的膛孔120、122内，以便使处于每个销108的纵向端部之间的销108的圆形表面可以通过棘爪110接合。同样地，使用具有如与形成在内部构件96的表面中的传统凹槽相对的圆形表面的销108表示了相对于传统离合器的显著的改进。使用的销108使内部构件96的制造更加简单并且消除了对构件96的表面热处理的需要。对在典型的凹槽中得到的尖锐拐角和边缘的消除减小了离合器上的应力，由此增大离合器的强度和耐用性，并且更容易防止棘爪110与内部构件96之间不期望地接触以及防止所引起的任何破损。另外，销108的圆形表面更容易通过棘爪110控制接合的位置，由此促进更加均匀的载荷分享和减小冲击载荷，由此减小离合器的尺寸和减少离合器的制造成本。更进一步地，使用销108而不是使用传统的凹槽，减小了使棘爪110脱开所需的间隙，并且因此消除了为使离合器脱开而使离合器的内部构件与外部构件之间相对运动的需要。

棘爪110设置成与销108接合，以便将转矩从外部构件98传递到内部构件96。每个棘爪110都被支撑在安装销104上并且围绕延伸通过销104的转动轴线枢转。参照图9A，每个棘爪110都可以在剖视图中限定径向内表面138和径向外表面140，所述径向内表面138和径向外表面140是基本平直的表面并且彼此基本平行地延伸。当棘爪110如在图9A中所示处于脱开位置中时，表面138、140相对于轴线114或安装销104的转动轴线沿圆周延伸。径向外表面140短于径向内表面138并且位于棘爪110的圆周端部中间。棘爪110还限定凹面142，所述凹面142构造成接收安装销104并且布置在外表面140的一个圆周侧上。棘爪110还限定曲面或弧面144，所述曲面或弧面144构造成与致动器100上的柄脚136接合，所述曲面或弧面144布置在外表面140的相对的圆周侧上。棘爪110还限定接合面146，所述接合面146在曲面144与外表面140之间延伸。接合面146可以是曲面并且限定圆弧段，所述圆弧段与由表面142所限定的圆同心，所述表面142围绕延伸通过销104的轴线居中，由此允许在构件96、98之间没有相对运动的情况下使离合器脱开。或者，如果对于离合器的脱开而言可接受相对运动，则接合面146不必与表面142同心(将导致转矩密度增大)。虽然本文已经说明了用于棘爪110的特定构造，但是将应当理解，棘爪110可以以各种方式构造。如本文所介绍的，在外部构件98响应于驱动转矩转动时，在外部构件98与致动器100之间产生相对运动。如图9B中所示，表面144与相对应的柄脚136接合，加压棘爪110以使其围绕安装销104的转动轴线枢转。该作用将接合面146加压成与销108接合以将转矩传递到内部构件96和从动装置14。一旦接合，棘爪110与销108之间的摩擦在去除驱动转矩或出现过度运转情况之前一直维持接合。然后，弹簧106将棘爪110推压回到如图9A中所示的脱开位置。

棘爪110同样布置成两组以提供双向接合。尤其，棘爪对110A、110B彼此相邻地沿圆周位于安装销104上，所述安装销104布置在弹簧接合销102的任一侧上。棘爪110A、110B沿着相反的取向布置。构件98沿着一个转动方向(在所示的实施例中，顺时针方向)的转动使棘爪110A从图9A中所示的脱开位置(通过围绕销104的轴线的顺时针转动)运动到图9B中所示的接合位置，在所述脱开位置中棘爪110A与销108脱开以允许内部构件96与外部构件98相对转动，在所述接合位置中棘爪110A与销108之一接合以使构件96沿着同一(顺时针)转动方向转动。构件98沿着相反的转动方向(在所示的实施例中，逆时针方向)的转动使棘爪110B从图9A中所示的脱开位置(通过围绕销104的轴线的逆时针转动)运动到接合位置，在所述脱开位置中棘爪110B与销108脱开以允许内部构件96与外部构件98相对转动，在所述接合位置中棘爪110B与销108之一接合以使构件96沿着同一(逆时针)转动方向转动。

根据本发明的超越离合器20或94相对于传统的电力、流体或手动致动的离合器是有利的，这是因为离合器20或94是较不复杂的并且具有较低的成本。离合器20或94相对于传统的机械致动的离合器也是有利的。如与传统的离心式离合器比较，不产生滑动摩擦，由此减少离合器上的热和摩擦。另外，因为本发明的离合器20或94不取决于驱动设备的速度，在传递相同的转矩的情况下本发明的离合器小于传统的离心式离合器。如与传统的棘轮和棘爪式离合器比较，本发明的离合器既不需要离合器构件之一的表面内的尖锐凹槽，也不需要离合器构件之间相对运动以允许棘爪清除凹槽。结果，离合器20或94更容易制造并且具有更低的成本，并且在接合时经受更低的应力。另外，棘爪34/110在较低精度的位置处与销32或108接合，由此确保较相等的载荷共享。

虽然已经参照本发明的一个或多个特定实施例示出了并且说明了本发明，但是本领域的技术人员将应理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种变化和修改。

Claims (23)

1.一种超越离合器，其包括：

内部构件，所述内部构件围绕第一转动轴线布置；

外部构件，所述外部构件围绕所述第一转动轴线布置，所述外部构件处于所述内部构件的径向外部；

多个销，所述多个销从所述外部构件的径向内表面和所述内部构件的径向外表面中的一个突出；

第一棘爪，所述第一棘爪联接到所述内部构件和所述外部构件中的一个构件，所述第一棘爪能在第一接合位置与第一脱开位置之间运动，在所述第一接合位置中所述第一棘爪与所述多个销中的第一销接合以在所述内部构件与所述外部构件之间传递转矩，在所述第一脱开位置中所述第一棘爪与所述第一销脱开以允许所述内部构件和所述外部构件相对转动。

2.根据权利要求1所述的超越离合器，其中，所述内部构件联接到驱动设备，并且所述外部构件联接到从动设备。

3.根据权利要求1所述的超越离合器，其中，所述外部构件联接到驱动设备，并且所述内部构件联接到从动设备。

4.根据权利要求1所述的超越离合器，其中，当所述第一棘爪处于所述第一接合位置中时，所述第一棘爪与处于所述第一销的第一纵向端部与第二纵向端部中间的所述第一销的圆形表面接合。

5.根据权利要求1所述的超越离合器，其中，所述第一棘爪被支撑在从所述一个构件延伸的安装销上，所述安装销限定用于所述第一棘爪的枢转点。

6.根据权利要求1所述的超越离合器，还包括弹簧，所述弹簧将所述第一棘爪偏压到所述第一接合位置和所述第一脱开位置中的一个。

7.根据权利要求1所述的超越离合器，其中，所述第一棘爪围绕第二转动轴线枢转，并且所述第一棘爪的重心与所述第二转动轴线偏移。

8.根据权利要求7所述的超越离合器，其中，从所述第一转动轴线到所述重心的径向距离大于从所述第一转动轴线到所述第二转动轴线的径向距离。

9.根据权利要求1所述的超越离合器，还包括致动器，所述致动器布置在所述内部构件与所述外部构件之间，所述致动器构造成在所述一个构件转动时与所述第一棘爪接合并且朝向所述第一接合位置推压所述第一棘爪。

10.根据权利要求1所述的超越离合器，还包括第二棘爪，所述第二棘爪联接到所述一个构件，所述第二棘爪能在第二接合位置与第二脱开位置之间运动，在所述第二接合位置中所述第二棘爪与所述多个销中的第二销和所述第一销中的一个接合以在所述内部构件与所述外部构件之间传递转矩，在所述第二脱开位置中所述第二棘爪与所述一个销脱开以允许所述内部构件和所述外部构件相对转动。

11.根据权利要求10所述的超越离合器，其中，所述一个构件沿着第一转动方向的转动使所述第一棘爪处于所述第一接合位置并且使所述第二棘爪处于所述第二脱开位置。

12.根据权利要求11所述的超越离合器，其中，所述一个构件沿着与所述第一转动方向相反的第二转动方向的转动使所述第一棘爪处于所述第一脱开位置并且使所述第二棘爪处于所述第二接合位置。

13.根据权利要求1所述的超越离合器，其中，所述第一棘爪限定接合面，所述接合面构造成与所述第一销接合，所述接合面限定了以第二转动轴线为中心的圆弧部分，所述第一棘爪围绕所述第二转动轴线转动。

14.一种超越离合器，其包括：

内部构件，所述内部构件围绕第一转动轴线布置；

外部构件，所述外部构件围绕所述第一转动轴线布置，所述外部构件处于所述内部构件的径向外部；

多个销，所述多个销从所述外部构件的径向内表面和所述内部构件的径向外表面中的一个突出；

第一棘爪，所述第一棘爪联接到所述内部构件和所述外部构件中的一个构件，所述第一棘爪能响应于所述一个构件沿着第一转动轴线的转动而从第一脱开位置运动到第一接合位置，在所述第一脱开位置中所述第一棘爪与所述多个销脱开以允许所述内部构件和所述外部构件相对转动，在所述第一接合位置中所述第一棘爪与所述多个销中的第一销接合以使所述内部构件和所述外部构件中的另一个构件沿着所述第一转动方向转动；

第二棘爪，所述第二棘爪联接到所述一个构件，所述第二棘爪能响应于所述一个构件沿着与所述第一转动方向相反的第二转动方向的转动从第二脱开位置运动到第二接合位置，在所述第二脱开位置中所述第二棘爪与所述多个销脱开以允许所述内部构件和所述外部构件相对转动，在所述第二接合位置中所述第二棘爪与所述多个销中的第二销和所述第一销中的一个接合以使所述另一个构件沿着所述第二转动方向转动。

15.根据权利要求14所述的超越离合器，其中，所述内部构件联接到驱动设备，并且所述外部构件联接到从动设备。

16.根据权利要求14所述的超越离合器，其中，所述外部构件联接到驱动设备，并且所述内部构件联接到从动设备。

17.根据权利要求14所述的超越离合器，其中，当所述第一棘爪处于所述第一接合位置中时，所述第一棘爪与处于所述第一销的第一纵向端部与第二纵向端部中间的所述第一销的圆形表面接合。

18.根据权利要求14所述的超越离合器，其中，所述第一棘爪和所述第二棘爪被支撑在从所述一个构件延伸的安装销上，所述安装销限定用于所述第一棘爪和所述第二棘爪的枢转点。

19.根据权利要求14所述的超越离合器，还包括第一弹簧，所述第一弹簧将所述第一棘爪偏压到所述第一接合位置和所述第一脱开位置中的一个，并且其中，所述第一弹簧和第二弹簧中的一个将所述第二棘爪偏压到所述第二接合位置和所述第二脱开位置中的一个。

20.根据权利要求14所述的超越离合器，其中，所述第一棘爪围绕第二转动轴线枢转，并且所述第一棘爪的重心与所述第二转动轴线偏移，并且所述第二棘爪围绕第三转动轴线枢转，并且所述第二棘爪的重心与所述第三转动轴线偏移。

21.根据权利要求20所述的超越离合器，其中，从所述第一转动轴线到所述第一棘爪的所述重心的径向距离大于从所述第一转动轴线到所述第二转动轴线的径向距离，并且从所述第一转动轴线到所述第二棘爪的所述重心的径向距离大于从所述第一转动轴线到所述第三转动轴线的径向距离。

22.根据权利要求14所述的超越离合器，还包括致动器，所述致动器布置在所述内部构件和所述外部构件之间，所述致动器构造成在所述一个构件沿着所述第一转动方向转动时与所述第一棘爪接合并且朝向所述第一接合位置推压所述第一棘爪，并且所述致动器构造成在所述一个构件沿着所述第二转动方向转动时与所述第二棘爪接合并且朝向所述第二接合位置推压所述第二棘爪。

23.根据权利要求14所述的超越离合器，其中，所述第一棘爪限定接合面，所述接合面构造成与所述第一销接合，所述接合面限定了以第二转动轴线为中心的圆弧部分，所述第一棘爪围绕所述第二转动轴线转动。