CN114060428A - 承载超大扭矩减振式超越离合器及汽车发动机单向皮带轮 - Google Patents

承载超大扭矩减振式超越离合器及汽车发动机单向皮带轮 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种承载超大扭矩减振式超越离合器，包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与主动力传导件连接，所述的从动内圈与从动力传导件连接，所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其外圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的主动外圈形成离合；所述的棘轮与从动内圈通过一组减振镶嵌弹簧条实现柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。本发明能够实现软启动，软刹车，并具有减振及承载超大输入扭矩的技术效果。

Description

承载超大扭矩减振式超越离合器及汽车发动机单向皮带轮
技术领域
本发明涉及机械传动输出的单向超越离合器领域，尤其涉及减振式超越离合器，同时发明还涉及应用该超越离合器的汽车发动机领域，具体地说是一种承载超大扭矩减振式超越离合器及汽车发动机单向皮带轮。
背景技术
单向超越离合器应用于广大的机械传动领域。如应用于航空旋翼机的动力传导，它不因旋翼发动机的骤停而使旋翼停止，旋翼依然会随着惯性进行旋转；应用于涉及汽车的多项领域，比如变速箱输出轴的动力传导与减振支撑，汽车发动机轮系的动力传导与减振支撑；以及应用于矿山、纺织机械的动力传导等领域。目前市场上使用的单向超越离合器主要为单向滚针轴承传导，因为高输出扭矩的技术要求下单向超越离合器须以高接触面来实现，因此现有的超越离合器减振能力差，经长期高速运转和高急变速的使用环境下造成产品使用寿命低，噪音大等问题。且单向超越离合器对于配合游隙的要求较高，一般轴承装入工作位置后，往往由于制造过程造成安装和定位的不良，因此常因轴产生疲劳度和热膨胀等原因，造成轴承承受过大的载荷，引起早期的损坏。
为解决上述技术问题，另有一种双弹簧减振式超越离合器，采用内置弹簧和外置弹簧两个弹簧。其中内置弹簧为承载弹簧，用于抗扭力冲击；外置弹簧为单向弹簧，用于实现主动力传导件与被动力传导件之间的单向离合。该结构的单向离合器利用弹簧的自由缩胀变形的特点使其有很好的减振效果。但由于其外置弹簧作为单向离合器与主动力传导件的内壁之间产连接件，其连接方式为面接触，需要承载主动力传导件旋转扭矩的冲击，因此在长期急变速的使用环境下，外置弹簧在很短的时间内因强烈磨损造成主动力传导件的整机旋转扭矩能力直线下降，直至产品失效。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述技术问题，旨在提供一种承载超大扭矩减振式超越离合器及汽车发动机单向皮带轮。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：承载超大扭矩减振式超越离合器，包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与主动力传导件连接，所述的从动内圈与从动力传导件连接，其特征在于所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其外圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的主动外圈形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮内圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于从动内圈外圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮与从动内圈的柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。
本发明的承载超大扭矩减振式超越离合器，所述的滚针在主动力传导件超越从动力传导件转动时与所述的从动力传导件在单向棘齿高位处接合，反之在主动力传导件转速低于从动力传导件转动时与所述的从动力传导件在单向棘齿低位处分离，从而实现单向离合。
以汽车发动机为例，曲轴皮带轮的轮外壳为主动传导件，芯轴为从动传导件。曲轴皮带轮带动轮外壳转动，例如顺时针转动，向与轮外壳连接的主动外圈传导力矩，棘轮外圆的单向棘齿和复位簧片推动滚针到棘齿的高位，主动外圈与棘轮接合，通过减振镶嵌弹簧条带动从动内圈和芯轴一起旋转。当汽车曲轴皮带轮突然骤停时，由于惯性，芯轴仍保持顺时针转动，而其它部件因突然骤停导致逆向状态，从而使滚针回落到棘齿的低位，滚针与主动外圈的油隙加大，实现单向分离，芯轴继续处于惯性顺时针旋转状态。
本发明的减振镶嵌弹簧条与所述棘轮和从动内圈之间择一间隙配合，结合减振镶嵌弹簧条自身材料的弹性功能，辅以单向轴承的运转，力矩在传导过程中逐渐增大，因此汽车单向皮带轮在旋转启动时芯轴的旋转会更柔顺，达到软启动的目的。
本发明的减振镶嵌弹簧条嵌置在所述棘轮和从动内圈的齿槽内，棘轮和从动内圈不会产生谐振，起到了良好的减振效果。
本发明从动内圈、棘轮和主动外圈采用套装方式连接，结构非常紧凑。并且减振镶嵌弹簧条采用嵌入方式与棘轮和从动内圈连接，能减小体积，拓宽了产品的应用场合和使用领域。
传统的采用单向弹簧结构的离合器，在接合的过程中应力集中在单向弹簧的两端，承载能力受到限止，且长期运转会造成弹簧受损和失效。本发明的一组减振镶嵌弹簧条分布在从动内圈和棘轮的齿槽内，各减振镶嵌弹簧条均匀受力，大大增加了承载能力，可承载超大输入扭矩，并且使得运行更为平稳，同时还能延长整机的使用寿命。
本发明的减振镶嵌弹簧条，其截面可以是方形、类方形、圆形、类圆形或其它异形结构，优选方形或类方形的长条结构。
作为本发明的改进，所述减振镶嵌弹簧条的受力面为弧面。
作为本发明的进一步改进，所述的棘轮和从动内圈的齿槽为轴向直槽。
所述的棘轮和从动内圈的齿槽也可以为斜槽。斜槽可以增加槽体的长度，使应力更为分散。理论上说，斜槽的角度可以是90度以内的任意角度，只要具有轴向的分力即可，优选锐角。
作为本发明的再进一步改进，所述的单向轴承的结构如下：所述的一组复位簧片置于所述的滚针保持架上形成组件，所述的组件整体套装于所述的棘轮外圆；所述的一组滚针置于所述的滚针保持架上并卡入复位簧片内。
基于本发明的上述技术方案的整体构思，本发明还要提供另一种承载超大扭矩减振式超越离合器，包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与主动力传导件连接，所述的从动内圈与从动力传导件连接，其特征在于所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其内圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的从动内圈形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮外圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于主动外圈内圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮与从动内圈的柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。该技术方案与前面的技术方案的工作原理和有益效果基本相同，前面技术方案的其它结构也适用于本技术方案。
本发明还要提供一种采用上述承载超大扭矩减振式超越离合器的汽车发动机单向皮带轮，包括皮带轮外壳、芯轴和设置在所述皮带轮外壳和芯轴之间的单向离合器，所述皮带轮外壳和芯轴之间的两端还分别设有滑动轴承和支撑轴承，其特征在于所述的单向离合器包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与皮带轮外壳过盈配合，所述的从动内圈与所述的芯轴过盈配合，其特征在于所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其外圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的主动外圈形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮内圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于从动内圈外圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮与从动内圈的柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。
本发明还要提供另一种结构的汽车发动机单向皮带轮，包括皮带轮外壳、芯轴和设置在所述皮带轮外壳和芯轴之间的单向离合器，所述皮带轮外壳和芯轴之间的两端还分别设有滑动轴承和支撑轴承，其特征在于所述的单向离合器包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与皮带轮外壳过盈配合，所述的从动内圈与所述的芯轴过盈配合，所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其内圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的从动内圈形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮外圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于主动外圈内圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮与主动外圈的柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。
附图说明
图1是本发明离合器的爆炸图。
图2是本发明离合器的结构示意图。
图3是图2的A-A向剖视图。
图4是图3中B处的放大图。
图5是本发明主动外圈的结构示意图。
图6是本发明棘轮的结构示意图。
图7是本发明从动内圈的结构示意图。
图8是本发明减振镶嵌弹簧条的结构示意图。
图9是采用本发明离合的汽车皮带轮的结构示意图。
图10是本发明离合器另一实施方式的结构示意图。
图11是本发明离合器另一实施方式的主动外圈的结构示意图。
图12是本发明离合器另一实施方式的棘轮的结构示意图。
图13是采用本发明离合另一种实施方式的汽车皮带轮的结构示意图。
图中，1-从动内圈，2-减振镶嵌弹簧条，3-主动外圈，4-滚针保持架，5-滚针，6-复位簧片，7-限位片，8-单向轴承，9-单向轴承；
101-中央穿孔，102齿槽；
201-减振镶嵌条受力面，202-减振镶嵌条顶部，203-减振镶嵌条底部；
301-圈体，302-圈底，303-容置腔，304-限位片卡槽，305-中央穿孔，306-齿槽；
801-中央穿孔，802-内圆，803-齿槽，804-棘齿，805-棘齿低位，806-棘齿高位。
具体实施方式
参照图1、图2、图3和图4，本发明的承载超大扭矩减振式超越离合器，包括从动内圈1、主动外圈3、棘轮8、一组减振镶嵌弹簧条2和一个限位片7，所述的主动外圈2与主动力传导件连接，所述的从动内圈1与从动力传导件连接。所述的棘轮8置于所述的从动内圈1和主动外圈3之间，所述的棘轮8与其外圆设置的单向棘齿804、滚针保持架4、一组滚针5和一组复位簧片6构成单向轴承，与所述的主动外圈3形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条2呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮内圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于从动内圈外圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮8与从动内圈1的柔性连接；所述的限位片7嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈1和单向轴承定位在主动外圈3的容置腔内。
参照图5，本发明的主动外圈3具有环形的圈体301和圈底302，圈体301内具有容置腔303，用于容置单向轴承和从动内圈1。圈体301的底部内壁还设有限位片卡槽304。圈底302开设有中央穿孔805，供从动力传导件10穿越。
参照图6，本发明的棘轮8，其外圆设有单向棘齿804，内圆均匀开设有一组齿槽803。所述的单向棘齿804具有高位（即齿峰）和低位（即齿谷），配合滚针的转动实现与主动外圈3的单向离合。所述棘轮8还设有中央穿孔801，用于放置从动内圈1以及供从动力传导件穿越。
参照图7，本发明的从动内圈1具有中央穿孔101，供从动力传导件穿越并连接。用于连接被动力传导件。从动内圈1的外圆均匀开设有一组齿槽102。
棘轮8上的齿槽803与从动内圈1上的齿槽102数量和位置一一对应，齿槽结构可以是直槽，也可以是斜槽。在本实施方式中均采用直槽。
照图8，本发明的减振镶嵌弹簧条2采用弹性材料制成，整体为一方形或类似方形的长条结构。减振镶嵌弹簧条2的顶部202嵌置于棘轮内圆开设的齿槽803内，并形成间隙配合，底部203嵌置于从动内圈外圆开设的相应齿槽102内并形成过盈配合。
优选地，减振镶嵌弹簧条两侧的受力面201为弧面，在棘轮8与从动内圈1的接合过程中，力矩逐渐增大，起到了柔性连接的效果。
本发明单向轴承的装配如下：将所述的一组复位簧片6置于所述的滚针保持架4上形成组件，然后将所述的组件整体套装于所述的棘轮外圆；最后将所述的一组滚针5置于所述的滚针保持架4上并卡入复位簧片6内。
棘轮8与从动内圈1套装后通过减振镶嵌弹簧条2连接，整体放入主动外圈3的容置腔303内，最后通过限位片7卡入卡槽304后定位。
参照图9，一种汽车发动机单向皮带轮，包括皮带轮外壳9、芯轴10和设置在所述皮带轮外壳9和芯轴10之间的单向离合器，所述皮带轮外壳9和芯轴10之间的两端还分别设有滑动轴承12和支撑轴承11。所述的单向离合器采用本发明的承载超大扭矩减振式超越离合器。
本发明的汽车发动机单向皮带轮的工作原理如下：曲轴皮带轮的轮外壳9为主动传导件，芯轴10为从动传导件。曲轴皮带轮带动轮外壳9转动，例如顺时针转动，向与轮外壳9连接的主动外圈3传导力矩，棘轮外圆的单向棘齿804和复位簧片6推动滚针5到棘齿的高位806，主动外圈3与棘轮8接合，通过减振镶嵌弹簧条2带动从动内圈1和芯轴10一起旋转。当汽车曲轴皮带轮突然骤停时，由于惯性，芯轴10仍保持顺时针转动，而其它部件因突然骤停导致逆向状态，从而使滚针5回落到棘齿的低位805，滚针5与主动外圈3的油隙加大，实现单向分离，芯轴10继续处于惯性顺时针旋转状态。
本发明具有以下优点：
1、本发明的减振镶嵌弹簧条与所述棘轮和从动内圈之间择一间隙配合，结合减振镶嵌弹簧条自身材料的弹性功能，辅以单向轴承的运转，力矩在传导过程中逐渐增大，因此汽车单向皮带轮在旋转启动时芯轴的旋转会更柔顺，达到软启动的目的。
2、本发明的减振镶嵌弹簧条嵌置在所述棘轮和从动内圈的齿槽内，棘轮和从动内圈不会产生谐振，起到了良好的减振效果。所述棘轮和从动内圈的齿槽的高度大于减振镶嵌弹簧条的高度，其减振效果尤为显著。
3、本发明从动内圈、棘轮和主动外圈采用套装方式连接，结构非常紧凑。并且减振镶嵌弹簧条采用嵌入方式与棘轮和从动内圈连接，能减小体积，拓宽了产品的应用场合和使用领域。
4、传统的采用单向弹簧结构的离合器，在接合的过程中应力集中在单向弹簧的两端，承载能力受到限止，且长期运转会造成弹簧受损和失效。本发明的一组减振镶嵌弹簧条分布在从动内圈和棘轮的齿槽内，各减振镶嵌弹簧条均匀受力，大大增加了承载能力，可承载超大输入扭矩，并且使得运行更为平稳，同时还能延长整机的使用寿命。
参照图10、图11和图12，本发明承载超大扭矩减振式超越离合器的另一种实施方式。该离合器包括从动内圈1、主动外圈3、棘轮8、一组减振镶嵌弹簧条2和一个限位片7，所述的主动外圈3与主动力传导件连接，所述的从动内圈1与从动力传导件连接，所述的棘轮8置于所述的从动内圈1和主动外圈3之间，所述的棘轮8与其内圆设置的单向棘齿804、滚针保持架4、一组滚针5和一组复位簧片6构成单向轴承，与所述的从动内圈1形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧2条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条1部分嵌置于棘轮外圆开设的齿槽803内，另一部分嵌置于主动外圈内圆开设的相应齿槽306内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮8与主动外圈3的柔性连接；所述的限位片7嵌卡在所述主动外圈3的端部，使从动内圈1和单向轴承定位在主动外圈的容置腔303内。
与前一实施方式不同之处在于：所述的棘轮8和主动外圈3通过一组减振镶嵌弹簧条2柔性连接，棘轮8与其内圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成的单向轴承与所述的从动内圈1形成离合状态。两种实施方式基于相同的构思，起到相同的技术效果。
参照图13，将本实施方式应于一种汽车发动机单向皮带轮，该汽车发动机单向皮带轮包括皮带轮外壳9、芯轴10和设置在所述皮带轮外壳9和芯轴10之间的单向离合器，所述皮带轮外壳9和芯轴10之间的两端还分别设有滑动轴承12和支撑轴承11。所述的单向离合器采用本发明如图10-图12所示的承载超大扭矩减振式超越离合器。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.承载超大扭矩减振式超越离合器，包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与主动力传导件连接，所述的从动内圈与从动力传导件连接，其特征在于所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其外圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的主动外圈形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮内圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于从动内圈外圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮与从动内圈的柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。
2.如权利要求1所述的承载超大扭矩减振式超越离合器，其特征在于所述的减振镶嵌弹簧条为方形或类方形的长条结构。
3.如权利要求2所述的承载超大扭矩减振式超越离合器，其特征在于所述减振镶嵌弹簧条的受力面为弧面。
4.如权利要求1所述的承载超大扭矩减振式超越离合器，其特征在于所述的棘轮和从动内圈的齿槽为轴向直槽或斜槽。
5.一种承载超大扭矩减振式超越离合器，包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与主动力传导件连接，所述的从动内圈与从动力传导件连接，其特征在于所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其内圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的从动内圈形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮外圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于主动外圈内圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮与从动内圈的柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。
6.如权利要求5所述的承载超大扭矩减振式超越离合器，其特征在于所述的减振镶嵌弹簧条为方形或类方形的长条结构。
7.如权利要求6所述的承载超大扭矩减振式超越离合器，其特征在于所述减振镶嵌弹簧条的受力面为弧面。
8.如权利要求5所述的承载超大扭矩减振式超越离合器，其特征在于所述的棘轮和主动外圈的齿槽为轴向直槽或斜槽。
9.一种采用如权利要求1所述承载超大扭矩减振式超越离合器的汽车发动机单向皮带轮，包括皮带轮外壳、芯轴和设置在所述皮带轮外壳和芯轴之间的单向离合器，所述皮带轮外壳和芯轴之间的两端还分别设有滑动轴承和支撑轴承，其特征在于所述的单向离合器包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与皮带轮外壳过盈配合，所述的从动内圈与所述的芯轴过盈配合，其特征在于所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其外圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的主动外圈形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮内圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于从动内圈外圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮与从动内圈的柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。
10.一种采用如权利要求5所述承载超大扭矩减振式超越离合器的汽车发动机单向皮带轮，包括皮带轮外壳、芯轴和设置在所述皮带轮外壳和芯轴之间的单向离合器，所述皮带轮外壳和芯轴之间的两端还分别设有滑动轴承和支撑轴承，其特征在于所述的单向离合器包括从动内圈、主动外圈、棘轮、一组减振镶嵌弹簧条和一个限位片，所述的主动外圈与皮带轮外壳过盈配合，所述的从动内圈与所述的芯轴过盈配合，所述的棘轮置于所述的从动内圈和主动外圈之间，所述的棘轮与其内圆设置的单向棘齿、滚针保持架、一组滚针和一组复位簧片构成单向轴承，与所述的从动内圈形成离合；所述的一组减振镶嵌弹簧条呈周向均布，每根减振镶嵌弹簧条部分嵌置于棘轮外圆开设的齿槽内，另一部分嵌置于主动外圈内圆开设的相应齿槽内，并且与其中一个齿槽过盈配合而与另一个齿槽间隙配合，实现所述棘轮与主动外圈的柔性连接；所述的限位片嵌卡在所述主动外圈的端部，使从动内圈和单向轴承定位在主动外圈的容置腔内。
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