CN105465225B - 一种自锁式离合装置 - Google Patents

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Abstract

一种自锁式离合装置，包括带减速器电机、销驱动结构、销结构、滑动盘、输入轴、滑动机构和输出轴结构。所述带减速器电机通过所述销驱动结构带动两个销结构沿Y轴运动，所述销结构通过沿Y轴的运动带动所述滑动盘沿X轴滑动，进而带动所述滑动机构沿X轴滑动，最终通过所述滑动机构沿X轴的滑动实现所述滑动机构与所述输出结构的结合与脱离。本发明具有快速离合、传递力矩大，断电后自锁保持状态的优点，同时具有结构简单，质量轻的有益效果。

Description

一种自锁式离合装置
技术领域
本发明属于机械传动离合技术领域，特别涉及一种空间飞行器传动接合与断开的自锁式离合装置。
背景技术
目前，公知的空间飞行器机械传动装置中，动力传递的切换多采用电磁离合器来实现。离合器工作方式有两种：一种方式是通电接合，另一种方式是通电断开，两种方式均需要通电来操持接合或断开状态。如果飞行器需要长期保持这种状态则需要一直通电，需要消耗大量电能，这对于能源供应比较紧张的航天器浪费较大。
发明内容
为了解决现有技术保持离合状态需要消耗大量电能的问题，本发明提供一种自锁式离合装置。
所采用的技术方案如下：
如图1至图4所示，X轴向就是输入轴和输出轴的轴向，Y轴向是径向。
输出轴通过输出轴轴承支承于输出轴壳体上，可以相对于输出轴壳体转动，输出轴端面有牙结构。滑动轴通过花键与套筒连接，相对于套筒沿X轴滑动。套筒端面有牙结构，滑动轴沿－X轴移动，从而套筒端面牙结构与输出轴端面牙结构啮合。蝶形螺母固定在滑动轴外侧，碟簧沿X轴向两端分别连接套筒和蝶形螺母。滑动轴同时通过花键连接于输入轴上，滑动轴另一端通过滑动轴轴承支承于滑动盘上。由于滑动轴轴承的连接作用，滑动盘和滑动轴一起相对于输入轴沿X轴滑动。滑动盘上设有两个斜槽。双旋向螺母通过螺母上轴承和螺母下轴承支承于螺母壳体上，双旋向螺母可相对于螺母壳体转动。双旋向螺母有两段梯形内螺纹，上端为右旋梯形内螺纹，下端为左旋梯形内螺纹。螺母齿轮连接于双旋向螺母上。带减速器电机固定于螺母壳体上。电机齿轮固定于带减速器电机的输出轴上，同时与双旋向螺母啮合。上螺杆销的螺杆结构为右旋梯形外螺纹，与双旋向螺母的上端右旋梯形内螺纹旋合，与上螺杆销连接的销结构插入滑动盘的斜槽中，销结构通过斜槽推动滑动盘沿X轴滑动。下螺杆销的螺杆结构为左旋梯形外螺纹，与双旋向螺母的下端左旋梯形内螺纹旋合，与下螺杆销连接的销结构插入滑动盘的斜槽中，销结构通过斜槽推动滑动盘沿X轴滑动。由于上螺杆销和下螺杆销的螺纹旋向相反，当双旋向螺母正转时，上螺杆销和下螺杆销沿Y轴相向滑动。当双旋向螺母反转时，上螺杆销和下螺杆销沿Y轴向背滑动。
本发明具有如下有益效果：
1.采用的碟簧刚度大，施加的力度大小可通过位移控制。
2.滑动盘斜槽巧妙地把Y轴向的力转化为X轴向的推动力。
3.双旋向螺母能够控制销结构的沿Y轴相向和向背移动。
4.实现电动离合动作，断电后自锁保持状态，可以节省大量电能。
5.快速离合、传递力矩大。
6.结构简单、质量轻。
附图说明
图1是本发明一实施例断开状态的主视图；
图2是本发明一实施例断开状态的侧视图；
图3是本发明一实施例接合状态的主视图；
图4是本发明一实施例接合状态的侧视图。
图中：1－输出轴壳体、2－输出轴轴承、3－输出轴、4－套筒、5－滑动轴、6－碟簧、7－输入轴、8－蝶形螺母、9－滑动轴轴承、10－滑动盘、11－斜槽、12－牙结构、14－花键、15－上螺杆销、16－销结构、17－右旋梯形螺纹、18－左旋梯形螺纹、19－螺杆结构、22－双旋向螺母、23－螺母上轴承、24－螺母壳体、25－螺母齿轮、26－电机齿轮、27－带减速器电机、28－螺母下轴承、29－下螺杆销。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的优选实施例。
如图1至如图4所示，X轴向是输入轴和输出轴的轴向，Y轴向是径向。
输出轴3通过输出轴轴承2支承于输出轴壳体1上，可以相对于输出轴壳体1转动，输出轴3有端面牙结构12。滑动轴5通过花键14与套筒4连接，可以相对于套筒4沿X轴滑动。套筒4端面有牙结构12，可以与输出轴3端面牙结构12啮合。蝶形螺母8固定在滑动轴5外侧，碟簧6沿X轴向两端分别连接套筒4和蝶形螺母8。滑动轴5同时通过花键连接于输入轴7上，滑动轴5另一端通过滑动轴轴承9支承于滑动盘10上。由于滑动轴轴承9的连接作用，滑动盘10可以和滑动轴5一起相对于输入轴7沿X轴滑动。滑动盘10上设有两个斜槽11。双旋向螺母22通过螺母上轴承23和螺母下轴承28支承于螺母壳体24上，双旋向螺母22可相对于螺母壳体24转动。双旋向螺母22有两段梯形内螺纹，上端为右旋梯形内螺纹，下端为左旋梯形内螺纹。螺母齿轮25连接于双旋向螺母22上。带减速器电机27固定于螺母壳体24上。电机齿轮26固定于带减速器电机27的输出轴上，同时与双旋向螺母22啮合。上螺杆销15的螺杆结构为右旋梯形外螺纹，与双旋向螺母22的上端右旋梯形内螺纹旋合，与上螺杆销15连接的销结构16插入滑动盘10的斜槽11中，可以沿斜槽11滑动。与下螺杆销29连接的螺杆结构19为左旋梯形外螺纹，与双旋向螺母22的下端左旋梯形内螺纹旋合，与下螺杆销29连接的销结构16插入滑动盘10的斜槽11中，可以沿斜槽11滑动。由于上螺杆销15和下螺杆销19的螺纹旋向相反，当双旋向螺母正转时，上螺杆销11和下螺杆销29相向滑动。当双旋向螺母22反转时，上螺杆销15和下螺杆销29向背滑动。
下面对本发明一实施例的工作过程进行描述。
图1和图2分别是本发明一实施例断开状态的主视图和侧视图。如图1和图2的实施例所示，输出轴3的端面牙结构12与套筒4的端面牙结构12处于脱开状态。上螺杆销15和下螺杆销29的螺杆结构19与双旋向螺母22旋合，形成的滑动螺旋副处于自锁状态，上螺杆销15和下螺杆销29无法沿Y轴上下滑动，滑动盘10在销结构16约束下无法沿－X轴滑动。滑动轴5受到滑动轴轴承9的约束，无法相对于滑动盘10沿－X轴滑动。碟簧6沿X轴两端连接套筒4和蝶形螺母8，套筒4无法沿－X滑动，从而保持输出轴3与套筒4处于脱开状态。当输入轴7转动时，通过花键结构带动滑动轴5和套筒4一起转动，由于输出轴3与套筒4处于脱开状态，动力无法从输入轴7传递给输出轴3。
图3和图4分别是本发明一实施例接合状态的主视图和侧视图。如图3和图4的实施例所示，需要进行接合时，带减速器电机27正转，带动电机齿轮26正向转动，双旋向螺母22随电机齿轮26正向转动。与螺母旋合的上螺杆销15和下螺杆销29相向运动，通过滑动盘10的斜槽11，推动滑动盘10沿－X轴运动。滑动盘10通过滑动轴轴承9推动滑动轴5沿－X轴运动，滑动轴5通过蝶形螺母8和碟簧6带动套筒4沿X－运动，直至套筒4端面牙结构12与输出轴3端面牙结构12啮合。啮合后，滑动轴5继续运动，从而带动蝶形螺母8压缩碟簧6，在套筒4上产生－X轴向压力，保证套筒4和输出轴3之间有足够的接合力。当带减速器电机27停止工作后，上螺杆销15和下螺杆销29与双旋向螺母22旋合形成的滑动螺旋副处于自锁状态，从而保持套筒4和输出轴3的接合状态。在套筒4和输出轴3啮合后，输入轴7转动，通过花键结构带动滑动轴5和套筒4一起转动，并由套筒4将动力传递给输出轴3，从而完成接合动作和动力传递。
在完成动力传递后，需要断开时。带减速器电机27反转，带动电机齿轮26、双旋向螺母22反转，从而上螺杆销15和下螺杆销29向背运动，滑动盘10、滑动轴5、套筒4则沿+X轴运动，从而套筒4的端面牙结构12与输出轴3的端面牙结构12脱离啮合。上螺杆销15和下螺杆销29与双旋向螺母22旋合形成的滑动螺旋副的具有自锁作用，套筒4与输出轴3保持脱开状态。
虽然本发明仅采用一个优选实施例进行说明，但是应当理解，这并不意味着本发明将局限于该实施例。相反，本发明将包括可以包含在由所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有替代，变更和等同方案。

Claims (9)

1.一种自锁式离合装置，其特征在于：包括带减速器电机、销驱动结构、销结构、滑动盘、输入轴、滑动机构和输出轴结构；
所述带减速器电机通过所述销驱动结构带动两个销结构沿Y轴运动，所述销结构通过沿Y轴的运动带动所述滑动盘沿X轴滑动，进而带动所述滑动机构沿X轴滑动，最终通过所述滑动机构沿X轴的滑动实现所述滑动机构与所述输出结构的结合与脱离；
所述滑动机构与输出轴结构相结合时，所述输入轴通过所述滑动机构将动力传递给所述输出轴结构，其中X轴为沿所述输入轴和所述输出轴结构的轴向方向，Y轴为径向方向。
2.根据权利要求1所述的自锁式离合装置，其特征在于：所述销驱动结构包括上螺杆销、双旋向螺母、螺母齿轮、电机齿轮和下螺杆销；
所述螺母齿轮固定连接于双旋向螺母上，所述电机齿轮固定于所述带减速器电机的输出轴上，同时与所述螺母齿轮啮合，从而驱动所述螺母齿轮与双旋向螺母同步旋转，所述上螺杆销与下螺杆销的外螺纹与所述双旋向螺母的内螺纹匹配连接；且使得：
所述双旋向螺母正转时，所述上螺杆销和下螺杆销沿Y轴相向移动，所述双旋向螺母反转时，所述上螺杆销和下螺杆销沿Y轴向背移动；
所述上螺杆销与下螺杆销分别与一个销结构固定连接。
3.根据权利要求2所述的自锁式离合装置，其特征在于：所述双旋向螺母内设有两段梯形内螺纹，上端为右旋梯形内螺纹，下端为左旋梯形内螺纹；所述上螺杆销的螺杆结构为右旋梯形外螺纹，与所述双旋向螺母的上端右旋梯形内螺纹旋合，所述下螺杆销的螺杆结构为左旋梯形外螺纹，与所述双旋向螺纹的下端左旋梯形内螺纹旋合。
4.根据权利要求1所述的自锁式离合装置，其特征在于：所述滑动机构包括套筒、碟簧、蝶形螺母、滑动轴和滑动轴轴承；
所述蝶形螺母固定连接在滑动轴外侧，所述碟簧沿X轴向两端分别连接所述套筒和所述蝶形螺母；所述滑动轴通过滑动轴轴承支承于所述滑动盘上，所述滑动轴、输入轴和套筒同步旋转，所述套筒相对于所述蝶形螺母和滑动轴沿X轴滑动连接，且所述套筒通过沿X轴的移动实现与所述输出轴结构的结合与脱离。
5.根据权利要求4所述的自锁式离合装置，其特征在于：所述套筒端面有牙结构，所述套筒通过牙结构与所述输出轴结构结合。
6.根据权利要求4所述的自锁式离合装置，其特征在于：所述滑动轴通过花键分别与套筒和输入轴连接。
7.根据权利要求1所述的自锁式离合装置，其特征在于：所述输出轴结构包括输出轴壳体、输出轴轴承和输出轴；
所述输出轴通过输出轴轴承支承于输出轴壳体上，相对于输出轴壳体转动，所述滑动机构与所述输出轴相结合，从而实现所述输入轴动力的传递。
8.根据权利要求7所述的自锁式离合装置，其特征在于：所述输出轴端面有牙结构，所述输出轴通过牙结构与所述滑动机构结合。
9.根据权利要求1所述的自锁式离合装置，其特征在于：所述滑动盘上设有两个斜槽；
沿Y轴移动的所述销结构通过斜槽带动所述滑动盘沿X轴移动。
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