CN104976248B - 双向超越离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双向超越离合器，包括外环、第一星轮、第二星轮及若干滚柱，其中的第一星轮和第二星轮同轴设置于外环内，外环与两星轮之间周向均匀布设若干滚柱，每一星轮周侧面上设有多个凹形槽构成对应滚柱的内滚道，两星轮对应配合的一对凹形槽共用一个滚柱，第一星轮连接输出端，第二星轮连接输入端，两星轮能相对转动并与传力件、滚柱配合实现双向超越或自锁。本发明还可以包括第三星轮，与第一星轮对称设置于第二星轮两侧，本发明离合器，传递扭矩大，可靠性高，后续维护方便。

Description

双向超越离合器

技术领域

本发明公开一种双向超越离合器，按国际专利分类表(IPC)划分属于离合器技术领域。

背景技术

超越离合器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，它是利用主、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。超越离合器可分为单向超越离合器和双向超越离合器：现有的双向超越离合器大多采用磨擦片靠轴向的松开或压紧来实现，这种离合器工作时磨擦片发热严重，损耗大，降低了离合器的使用寿命，且结构复杂，成本高，后续维护不方便。

中国文献CN103075440A公开一种滚柱式双向超越离合器，包含外圈、内圈、第一滚柱、第二滚柱，在外圈和内圈之间装配有成列的第一滚柱和成列的第二滚柱并通过第一波形带和第二波形带实施等距相隔离，通过控制内圈与外圈的相对轴向移动来控制其接合与超越状态。中国文献CN 101033780A双向超越离合器,它包括外圈、内圈，内圈、连杆与滑块及滑道环共同组成至少一个摇杆滑块机构,摇杆滑块机构为能带动滑块在滑道中往复运动实现与外圈接触和分离的内外圈接合机构。中国文献CN201031881Y公开一种双向逆止器,它由外向内依次包括:外环、主动轴、从动轴、位于外环内壁的楔块和弹簧,所述从动轴上与楔块垂直的两侧设有凸起,所述主动轴的下半段分成4个主动轴拨块,所述凸起和主动轴拨块之间分别设有弹簧和滚柱。然而，上述各文献中离合器的内外圈接合机构部件多、安装复杂，可靠性差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种双向超越离合器，通过外环、及两星轮的配合实现超越或自锁状态，具有结构简单可靠、传递效率高、自锁响应快等优点。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双向超越离合器，其包括外环、第一星轮、第二星轮及若干滚柱，其中的第一星轮和第二星轮同轴设置于外环内，外环与两星轮之间周向均匀布设若干滚柱，每一星轮周侧面上设有多个凹形槽构成对应滚柱的内滚道，两星轮对应配合的一对凹形槽共用一个滚柱，第一星轮连接输出端，第二星轮连接输入端，第一星轮与第二星轮能相对转动并与传力件、滚柱及外环配合实现双向超越或自锁。

进一步，所述两星轮能相对转动，第二星轮相对于第一星轮能转动α角以实现超越或自锁状态，其中的α在2°—8°，自锁状态时各滚柱与第一星轮及外环啮合。

进一步，所述输入端转动，带动输出端转动构成离合器的超越状态；

输入端停止，输出端双向啮合构成离合器的自锁状态，自锁时一个滚柱与与第一星轮、外环啮合受载，相邻滚柱之间联动同步受载。

进一步，所述传力件为传力销，其与第二星轮连为一体，第一星轮上设有与传力销配合的环形槽，传力销与环形槽间隙配合以使星轮相对转动。

进一步，所述第二星轮固定连接在输入轴，输入轴具有阶梯结构的轴头部，两星轮套于轴头部，其中第一星轮与输入轴间隙配合并可相对转动，第一星轮固定连接输出轴套，该输出轴套与轴入轴的阶梯部配合用于各滚柱的轴向定位。

进一步，离合器还包括第三星轮，第三星轮设置于第二星轮相对于第一星轮的另一侧，第一和第三星轮同步连接输出端，第三星轮周边设有与第一星轮对应的凹形槽且与第二星轮配合的一组凹形槽共用一个滚柱，所述第二星轮相对于第一星轮和第三星轮能相对转动以实现离合器超越或自锁状态。

进一步，所述第二星轮相对于另两星轮转动α角与滚柱及外环配合实现双向超越或自锁，自锁时滚柱与与第一、三星轮、外环啮合受载，相邻滚柱之间联动同步受载，其中的α在2°—8°。

进一步，所述第一星轮与第三星轮上均设有环形槽，环形槽内放置销套，螺栓锁在输入端的轴套上并穿过销套与第二星轮连接，连接后输入轴套、第二星轮、销套固定为一体；第一和第三星轮中心设有六角孔，通过六角杆与六角孔的连接，实现两个星轮的同步旋转并形成输出。

进一步，所述销套与环形槽间隙配合，销套长度分别大于第一和第三星轮厚度，在第一星轮及滚柱外安装端盖。

本发明离合器的输入轴联接第二星轮为双向超越（不自锁），双向转动；输出轴联接第一或同时连接第一、三星轮为双向自锁，双向不能转动。本发明通过环形槽与传力件（传力销或螺栓销套）间隙配合，确保转动；本发明的星轮凹形槽共用一个滚柱，通过环形槽错开角度为2°—8°范围内，优选错开4°左右最佳。本发明离合器可以应用在印刷机械、包装机械、起重运输机械（如绞盘机、起重机、电梯等）、传送机、石油机械（如抽油机）、实验机台等。

本发明离合器，传递扭矩大，效率高，自锁安全，可靠性高，后续维护方便。

附图说明

图1是本发明实施例一示意图。

图2是本发明实施例一超越示意图。

图3是本发明实施例一自锁示意图。

图4是本发明实施例一两星轮错开角度示意图。

图5是本发明实施例二示意图。

图6是本发明实施例二超越状态图。

图7是本发明实施例二自锁状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：请参阅图1至图4，一种双向超越离合器，包括外环1、第一星轮2、第二星轮3及若干滚柱4，其中的第一星轮2和第二星轮3同轴设置于外环1内，外环1与两星轮之间周向均匀布设若干滚柱4，每一星轮周侧面上设有多个凹形槽20、30构成对应滚柱的内滚道，两星轮对应配合的一对凹形槽20、30共用一个滚柱4，第一星轮2与第二星轮3通过传力件实现超越时扭力传递，该实施例中的传力件为传力销5，第一星轮2连接输出端，第二星轮3连接输入端，两星轮能相对转动并与传力销5、滚柱4配合实现双向超越或自锁。本发明的两星轮能相对转动，第二星轮3相对于第一星轮2能转动α角以实现超越或自锁状态，其中的α在2°—8°，实现超越时动力传送，自锁时各滚柱与第一星轮及外环的啮合自锁。本发明外环1为固定结构，动力输入端转动，带动输出端转动构成离合器的超越状态；动力输入端停止，输出端双向自锁构成离合器的自锁状态，自锁时一个滚柱与与第一星轮2、外环1啮合受载，相邻滚柱之间联动同步受载。本发明传力销5与第二星轮3连为一体，第一星轮2上设有与传力销5配合的环形槽21，传力销5与环形槽21间隙配合以使星轮相对转动。本发明第二星轮3固定连接在输入轴6或电机输入轴，输入轴6具有阶梯结构的轴头部，两星轮套于轴头部，其中第一星轮2与输入轴6间隙配合并可相对转动，第一星轮2固定连接输出轴套7，该输出轴套7与轴入轴6的阶梯部配合用于各滚柱的轴向定位。

图2是本发明超越状态一种示意图，图2中实线星轮表示第二星轮3，虚线星轮表示第一星轮2，第二星轮3与传力销5固接为一体，在第二星轮3超越状态下，传力销与第一星轮上的环形槽配合并在第二星轮（输入端）和第一星轮（输出端）之间传递扭矩，第一星轮被第二星轮带动一起转动，第一星轮与滚柱保持间隙e1。图3是本发明自锁状态一种示意图，图3中实线星轮表示第二星轮3，虚线星轮表示第一星轮2，第二星轮3即电机输入轴停止转动，与第二星轮固接的传力销5不动，此时环形槽与传力销间隙配合发生作用，第一星轮转动，其工作面与滚柱接触使第一星轮2、外环1及滚柱4构成啮合状态（也称自锁状态），此时，第二星轮3与滚柱4保持间隙e2，第一星轮自锁时传力销5不发生扭力传递，即传力销与环形槽间隙配合。图2及图3，第一星轮2与第二星轮3对应配合的凹形槽20、30共用一个滚柱，两星轮错开一定角度，错开的角度是由传力销与环形槽决定，由于传力销5与环形槽21是间隙配合，传力销在环形槽相对转动角度α就是两星轮相对转动的角度如图4，从而实现超越或自锁状态。本发明两星轮的凹形槽是由对数螺旋线或圆弧构成的曲面槽。如图2、图3或图4，本发明传力销可以是1个或3个或4个或更多个，各传力销5在星轮上周向分布，与其配合的环形槽对应布设，在第一星轮上还设有装配输出轴套的安装孔22。

本发明离合器的输入轴联接第二星轮为双向超越（不自锁），双向转动；输出轴联接第一星轮为双向自锁，双向不能转动；第二星轮上固定传力销，第一星轮上有环形槽与传力销间隙配合，确保转动；第二星轮在超越状态下，第一星轮工作面不能与滚柱接触，通过销与环形槽配合使滚柱与第一星轮错开一定间隙e 1；两星轮凹形槽共用一个滚柱；第一、二星轮通过环形槽错开角度为2°—8°范围内，优选错开4°左右最佳；第一星轮连接输出，输出为双向自锁，第一星轮自锁时，第二星轮工作面不能与滚柱接触，并保持一定的间隙e2。

本发明离合器特点如下：

1.输入轴转动时，输出连接套（或输出轴套）一起转动（超越状态，也称脱开状态）；输入轴不转时，输出连接套无法转动（自锁状态，也称啮合状态）；

2.输入轴与星轮2（第二星轮）连接为一体；

3.输入连接套（或输入轴套）与星轮1（第一星轮）间隙配合，可相对转动；

4.输出连接套（或输出轴套）与星轮1（第一星轮）连接为一体；

5.销（传力销）与输入轴和星轮2（第二星轮）连接为一体；

6.销（传力销）与星轮1（第一星轮）上的环形槽有间隙，可相对转动。

本发明离合器可以应用在印刷机械、包装机械、起重运输机械（如绞盘机、起重机、电梯等）、传送机、石油机械（如抽油机）、实验机台等。

实施例2：请参阅图5至图7，一种双向超越离合器，包括固定式外环1、第一星轮2、第二星轮3、第三星轮4及若干滚柱5，其中的第一星轮2、第二星轮3和第三星轮4依次同轴设置于外环1内，第一星轮2和第三星轮4结构相同并对称分布位于第二星轮3两侧，外环1与三星轮之间周向均匀布设若干滚柱5，每一星轮周侧面上设有多个凹形槽20、30构成对应滚柱的内滚道，三星轮对应配合的一组凹形槽20、30共用一个滚柱5，第一星轮与第三星轮中心设有六角孔，第二星轮3连接动力输入端，第一星轮2和第三星轮4通过六角孔连接输出端，三个星轮通过与滚柱5、外环1配合实现双向超越或自锁。本发明的星轮能相对转动是第一星轮2、第三星轮4相对于第二星轮3能转动α角以实现超越或自锁状态，其中的α在2°—8°，实现超越时动力传送，自锁时各滚柱与第一星轮2和第三星轮4及外环的啮合自锁。本发明动力输入端转动，带动输出端转动构成离合器的超越状态；动力输入端停止，输出端双向啮合构成离合器的自锁状态，自锁时滚柱与第一星轮2、第三星轮4、外环1啮合受载，相邻滚柱之间联动同步受载，由于第一、三星轮位于滚柱内侧两端，从而增加了滚柱的受力平衡。本发明第一星轮2和第三星轮4设有环形槽21，由于第一、三星轮结构与安装完全相同，在本发明侧视方向，第一、三星轮重叠，因此在图6及图7侧面视图中，第一星轮2上环环槽21位置及配合关系代表第三星轮上相对应环形槽的设置，环形槽21内放置有销套61，销套61与环形槽21间隙配合，销套长度分别大于第一星轮2和第三星轮4厚度以伸出而夹紧中间的第二星轮3（螺栓锁紧状态），第一星轮2和第三星轮4同步并与第二星轮3相对转动。第一星轮2与第二星轮3和第三星轮4通过螺栓6连接，锁在输入轴套7上，连接后输入轴套7与第二星轮3和销套61固定为一体，该输入轴套连接输入轴8。本发明第一星轮2和第三星轮4中心设有六角孔，通过六角杆10与六角孔的连接，实现两个星轮的同步旋转并形成输出。本发明固定式外环1向输入侧延伸形成法兰结构的外圈，通过法兰安装孔装离合器整体安装固定。本发明输出端星轮（第一星轮2）及滚柱外安装端盖9。

图6是本发明超越状态一种示意图，图6中实线星轮表示第二星轮3，虚线星轮表示第一星轮2，在第二星轮3超越状态下，螺栓6、销套61与第一、三星轮上的环形槽配合在输入端和输出端之间传递扭矩，第一、三星轮被第二星轮带动一起转动，第一、三星轮与滚柱保持间隙e1。图7是本发明自锁状态一种示意图，图7中实线星轮表示第二星轮3，虚线星轮表示第一星轮2，当第二星轮3即电机输入轴停止转动时，第一星轮2（及第三星轮4）在负载的作用下转动，其工作面与滚柱接触使第一星轮2（及第三星轮）、外环1及滚柱5构成啮合状态（也称自锁状态），此时，第二星轮与滚柱保持间隙e2。图6及图7，第一星轮、第二星轮3与第三星轮4对应配合的凹形槽20、30共用一个滚柱，两星轮错开一定角度，错开的角度是由销套与环形槽决定，由于销套与环形槽是间隙配合，销套在环形槽相对转动角度α就是两星轮相对转动的角度，从而实现超越或自锁状态。本发明三个星轮的凹形槽是由对数螺旋线或圆弧构成的曲面槽，本发明第一星轮和第三星轮的结构相同。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (9)

1.一种双向超越离合器，其特征在于：包括外环、第一星轮、第二星轮及若干滚柱，其中的第一星轮和第二星轮同轴设置于外环内，外环与两星轮之间周向均匀布设若干滚柱，每一星轮周侧面上设有多个凹形槽构成对应滚柱的内滚道，两星轮对应配合的一对凹形槽共用一个滚柱，第一星轮连接输出端，第二星轮连接输入端，第一星轮与第二星轮能相对转动并与传力件、滚柱及外环配合实现双向超越或自锁。

2.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征在于：所述两星轮能相对转动，第二星轮相对于第一星轮能转动α角以实现超越或自锁状态，其中的α在2°—8°，自锁状态时各滚柱与第一星轮及外环啮合。

3.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征在于：所述输入端转动，带动输出端转动构成离合器的超越状态；

输入端停止，输出端双向啮合构成离合器的自锁状态，自锁时一个滚柱与与第一星轮、外环啮合受载，相邻滚柱之间联动同步受载。

4.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征在于：所述传力件为传力销，其与第二星轮连为一体，第一星轮上设有与传力销配合的环形槽，传力销与环形槽间隙配合以使星轮相对转动。

5.根据权利要求1至4之一所述的双向超越离合器，其特征在于：所述第二星轮固定连接在输入轴，输入轴具有阶梯结构的轴头部，两星轮套于轴头部，其中第一星轮与输入轴间隙配合并可相对转动，第一星轮固定连接输出轴套，该输出轴套与轴入轴的阶梯部配合用于各滚柱的轴向定位。

6.根据权利要求1所述的双向超越离合器，其特征在于：还包括第三星轮，第三星轮设置于第二星轮相对于第一星轮的另一侧，第一和第三星轮同步连接输出端，第三星轮周边设有与第一星轮对应的凹形槽且与第二星轮配合的一组凹形槽共用一个滚柱，所述第二星轮相对于第一星轮和第三星轮能相对转动以实现离合器超越或自锁状态。

7.根据权利要求6所述的双向超越离合器，其特征在于：所述第二星轮相对于另两星轮转动α角与滚柱及外环配合实现双向超越或自锁，自锁时滚柱与第一、三星轮、外环啮合受载，相邻滚柱之间联动同步受载，其中的α在2°—8°。

8.根据权利要求6或7所述的双向超越离合器，其特征在于：所述第一星轮与第三星轮上均设有环形槽，环形槽内放置销套，螺栓锁在输入端的轴套上并穿过销套与第二星轮连接，连接后输入轴套、第二星轮、销套固定为一体；第一和第三星轮中心设有六角孔，通过六角杆与六角孔的连接，实现两个星轮的同步旋转并形成输出。

9.根据权利要求8所述的双向超越离合器，其特征在于：所述销套与环形槽间隙配合，销套长度分别大于第一和第三星轮厚度，在第一星轮及滚柱外安装端盖。